大功率超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、超聲電機(jī)是基于壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)原理驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，它有很多優(yōu)點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面：低速下具有大轉(zhuǎn)矩，響應(yīng)速度快，無電磁干擾，斷電自鎖，體積小，重量輕等特點(diǎn)，因此非常適用于捕獲機(jī)構(gòu)，提高現(xiàn)有捕獲機(jī)構(gòu)的容錯(cuò)度，減小捕獲機(jī)構(gòu)本身的體積和質(zhì)量，具有較高的可靠性。
　　自制的超聲電機(jī)是一個(gè)行波縱彎復(fù)合型大功率旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)，由四個(gè)振子來驅(qū)動(dòng)。本文研究內(nèi)容是為自制的超聲電機(jī)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)，主要包括驅(qū)動(dòng)電源與控制系統(tǒng)兩部分。
　　其中

2、驅(qū)動(dòng)電源以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)為基礎(chǔ)，通過FPGA輸出八路PWM信號(hào)，再經(jīng)光耦隔離，兩個(gè)全橋逆變電路和匹配電路，輸出兩路可精密調(diào)節(jié)幅值、頻率和相位差的近正弦波驅(qū)動(dòng)電壓?？刂撇糠种饕霉怆姶a盤采集電機(jī)速度信息，然后將采集信號(hào)傳輸給DSP，通過DSP計(jì)算出相應(yīng)的控制字，并將控制字傳輸給FPGA，組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的速度的跟蹤。
　　本文設(shè)計(jì)的硬件是DSP+FPGA+功放板的模式。其中控制器以TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS32

3、0F28335為核心，F(xiàn)PGA開發(fā)板采用的是Cyclone IV系列芯片EP4CE6E22C8的開發(fā)板，功放板為自己設(shè)計(jì)，包括雙全橋逆變電路與輔助電路。軟件方面主要利用LabVIEW編寫的控制界面給FPGA傳輸控制字，滿足控制驅(qū)動(dòng)電源的要求。
　　本文從超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理出發(fā)，介紹驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)源的原理與功能，并通過邏輯仿真與板間實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證信號(hào)源的性能。同時(shí)根據(jù)超聲電機(jī)功率要求設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電源的功放電路，完成驅(qū)動(dòng)電源的整體設(shè)計(jì)，并通過測