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基于对称PWM发生器的超声波电机控制研究

姚春丽  
【摘要】: 超声波电机具有低速大转矩、运行无噪音、定位精度高等诸多优点,使其在非连续运动和精密控制等领域的应用越来越广泛。随着超声波电机应用领域的不断拓展,对其运行稳定性、速度跟踪精度、系统效率等指标提出了更高的要求。为了满足上述性能要求,超声波电机运动控制技术的研究日益受到重视。但是,超声波电机具有较强的非线性,而且,至今尚无能够精确反映电机非线性特性的理想模型,因此设计制作高品质的驱动电源,对超声波电机的特性进行测试和控制成为迫切需要解决的问题。 本论文对超声波电机运动控制技术进行了研究。在分析超声波电机的运行机理及其对驱动控制要求的基础上,主要研究了环形行波超声波电机的速度控制特性。通过对直径为30mm的环形行波超声波电机进行实验,分析了行波超声波电机常用的几种驱动控制方法。 为了实现高精度的行波型超声波电机速度控制,设计了一种针对超声波电机驱动控制要求的对称PWM控制信号发生器,并在此基础上设计了采用CPLD和DSP实现的超声波电机驱动控制硬件试验平台。使用该硬件平台,进行了行波型超声波电机转速闭环控制研究,设计了电压幅值、转速双闭环控制算法,实现了电压与频率两个可控变量的协调控制,提高了电机转速闭环控制的精度和稳定度。


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