超声波马达作为一种全新的驱动器,以低速大转矩、大静态保持力矩、响应速度快、体积重量小、结构简单以及无磁场干扰等优点受到国内外的广泛关注,其中行波超声波马达以其控制性能良好和结构灵活等优点尤为引人瞩目.该文在阅读和分析了大量国内外有关参考文献的基础上,做了以下研究工作:设计了一种新型的双面齿行波超声波马达,定子的双面齿双转子耦合结构增大了马达的输出能力.论述了该圆盘行波超声波马达的行波形成机理,利用ANSYS有限元软件分析了定子复合板在耦合场中的振动情况.通过分析对比,确定了马达工作在(6,0)振动模式.建立了超声波马达理论建模,进行了马达定子的数学描述.通过有限元分析,求出了其前9阶模态的等效动态电容电感值,得到了驱动功能的压电陶瓷的有限元等效电学模型.使用MATLAB/Simulink软件对驱动压电陶瓷片的等效电路进行了仿真,得到了在谐振情况下,压电陶瓷上的电压的变化特点.超声波马达由于马达温升、负载变化及周围环境变化等原因,使马达的谐振频率发生漂移,这将影响马达的运行稳定性.该文在所设计的新型双面齿行波超声波马达基础上,在定子两侧粘贴检测功能的压电陶瓷片,利用压电陶瓷的正压电效应检测马达运行时压电陶瓷片上的电压变化,进而分析了马达在谐振状态的特点.在此基础上,使用单片机实现了自动频率跟踪.构成了马达的闭环系统,解决了开环控制器引起的速度波动问题.