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行波型超声波电机通断PWM控制策略研究

许颜颜  
【摘要】:超声波电机具有低噪声、无电磁干扰、惯性小、响应快等诸多优点,在一些应用领域将替代传统电磁电机。超声波电机应用的广泛开展有赖于电机本体及其驱动/控制系统整体性能的改善以及合适的控制策略研究。然而超声波电机的可控变量较多,且变量间存在耦合,对超声波电机的在线控制变得复杂。 本文研究超声波电机的低频PWM控制策略,分析了通断、正反转以及正反转停三种低频PWM控制策略的原理,在DSP与CPLD相结合的两相行波超声波电机驱动控制实验平台上,研究了这三种低频PWM控制策略的实现方法;从定子行波振动状况、开环转速特性以及输入功率等多方面比较、分析了三种低频PWM控制策略的异同及控制效果。采用性能较好的低频通断PWM作为底层控制方法,设计并实现了以低频PWM占空比为控制对象的超声波电机转速闭环控制,研究其控制特性;在此基础上,研究了超声波电机系统效率优化的基本思路与方法,对系统效率优化进行了初步探索。 实验表明,采用低频PWM控制方法能够实现对超声波电机转速的有效控制,并且能够将超声波电机驱动电压幅值、频率、相位差等控制变量分离出来,有利于简化效率优化这类多目标闭环控制的实现,成为实现超声波电机高性能运动控制的有效方法。


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