超聲電機(jī)調(diào)速性能研究.pdf

1、超聲電機(jī)(USM)是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種全新概念的特種電機(jī)。它利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，使定子在超聲頻域內(nèi)振動(dòng)，并通過(guò)定轉(zhuǎn)子之間的摩擦得到運(yùn)動(dòng)和力矩。與傳統(tǒng)電磁電機(jī)相比，超聲電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)需齒輪減速機(jī)構(gòu)、響應(yīng)快和斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在航空航天、機(jī)器人等高科技領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
　　超聲電機(jī)對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)極為迅速，當(dāng)電機(jī)進(jìn)行速度切換時(shí)，如果不對(duì)這個(gè)變化過(guò)程進(jìn)行一定的控制規(guī)劃，則可能出現(xiàn)加速度過(guò)大甚至不連續(xù)而產(chǎn)生沖

2、擊的情況。當(dāng)電機(jī)工作在需要頻繁快速地進(jìn)行高低速切換的場(chǎng)合時(shí)，這種影響更是不可忽視。本文從控制加加速度的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了三種超聲電機(jī)加減速方案。
　　本文的主要內(nèi)容是：
　　首先，介紹了超聲電機(jī)的特點(diǎn)、發(fā)展歷史以及當(dāng)前研究現(xiàn)狀；介紹了加加速度的概念，闡述了對(duì)超聲電機(jī)加減速過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃控制的意義。
　　其次，進(jìn)行了系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。為了測(cè)量電機(jī)在低速段的速度變化細(xì)節(jié)而選用T法；為了提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)的微調(diào)分辨率而采用基于DDS

3、技術(shù)的驅(qū)動(dòng)方波產(chǎn)生方案；以保證加速度連續(xù)為前提設(shè)計(jì)了三種速度規(guī)劃曲線，并使用經(jīng)典的PID控制方法進(jìn)行速度跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)加加速度的間接控制。
　　再次，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。硬件部分包括以光電編碼器為核心的測(cè)速模塊，以AD9850、PSoC5以及功率放大電路和匹配電路構(gòu)成的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，以MAX232為核心的通信模塊。軟件部分設(shè)計(jì)了基于Labview的上位機(jī)程序和基于PSoC的下位機(jī)的程序，上位機(jī)主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)、發(fā)送指令和繪制