柱体超声波电机驱动控制技术的研究

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超声波电机是以压电陶瓷的逆压电效应激发的超声振动为驱动力,通过定转子间摩擦力耦合来驱动转子运动的一类直接驱动电机。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入自锁等特性。柱体超声波电动机以其体积小、结构简单、不用粘接等独特优点在小型化精密控制领域占有一席之地,在非连续运动领域及精密控制领域有广阔的应用前景。若要发挥柱体超声波电机出色的控制性能,配套的驱动控制电路十分重要。 本文设计了基于微控制器PIC18F2431柱体超声波电机的驱动控制电路,并按照控制器的需求设计相应的软件。在此电路上进行了电机转速与定位的试验,曲线较为理想,达到了设计要求。研究的主要内容如下: 1.介绍了超声波电机的发展历史和柱体超声波电动机在国内外的研究现状。从压电材料入手详细说明了柱体超声波电动机的工作原理、运行机理。 2.设计了一种基于微控制器的驱动控制电路,该电路首次通过分频电路与功率PWM的逻辑组合,设计一种新颖的驱动波形产生的方法,通过简单的电路逻辑变化实现电机的正反转控制。 3.介绍了该控制系统的软件构成,包括上位机软件、下位机软件以及通讯部分,并说明了在本驱动控制电路控制系统中的测速、调速、定位的原理。 4.介绍了P算法及PID算法调节的原理,并采用它们进行了柱体超声波电机的转速和定位特性实验。 5.最后对论文主要内容进行了总结,并对需要改进的部分进行了说明。
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