基于DDS技術(shù)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、超聲波電機(jī)是目前廣泛使用的一種新型直驅(qū)電機(jī)，其超越了電磁電機(jī)的范疇，在壓電陶瓷的逆壓電作用下產(chǎn)生超聲振動(dòng)，通過(guò)定轉(zhuǎn)子之間的摩擦力將微觀振動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀轉(zhuǎn)動(dòng)，在多個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用，而電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)一直是研究中的熱點(diǎn)課題。
　　本文首先介紹了超聲波電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域，介紹了DDS技術(shù)的發(fā)展、特點(diǎn)、原理和其與超聲波電機(jī)的關(guān)系。對(duì)超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行原理進(jìn)行了深入的分析，在此基礎(chǔ)上得出了超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式和三種

2、調(diào)速手段。
　　深入研究了基于DDS技術(shù)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有超聲波電機(jī)設(shè)計(jì)了一款具有良好通用性的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。主控芯片采用TMS320F28335，驅(qū)動(dòng)技術(shù)采用DDS技術(shù)和線性功率運(yùn)放的驅(qū)動(dòng)電路，著重介紹了該驅(qū)動(dòng)電路各個(gè)硬件模塊設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明該驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)頻率、幅值和相位的精度較高。在驅(qū)動(dòng)性能上和傳統(tǒng)逆變式驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了對(duì)比，突出了基于DDS技術(shù)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)勢(shì)。
　　通過(guò)

3、辨識(shí)法建立了電機(jī)的二階模型，在控制平臺(tái)上對(duì)超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。將經(jīng)典PID控制理論應(yīng)用于超聲波電機(jī)的控制中，利用該控制系統(tǒng)跟蹤階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)，分析了PID控制算法的不足。有針對(duì)性的設(shè)計(jì)了Ⅱ型控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于超聲波電機(jī)，實(shí)驗(yàn)表明在跟蹤斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)時(shí)表現(xiàn)出良好的性能。進(jìn)行了超聲波電機(jī)的位置伺服控制，設(shè)計(jì)了位置-速度串級(jí)控制系統(tǒng)，采用雙環(huán)PID控制，并將設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用于超聲波電機(jī)，以阿基米德螺旋曲線