基于单片机的超声波电机驱动控制系统

介绍了一种基于单片机的超声波电机驱动控制系统。分析了孤极信号反馈对电机转速以及对负载与转速关系的影响。结果证明加孤极信号反馈后，能有效地减小因电机温度改变而导致的转速偏差。并进一步讨论了孤极信号反馈对因负载变化导致的转速改变的补偿作用。     

超声波电机堵转特性及堵转检测方法研究

对行波超声波电机(TRUSM)堵转特性及堵转检测方法进行了研究.在理论上阐述了TRUSM摩擦磨损机理及堵转的危害,在实验研究基础上得到了TRUSM堵转时的特征信息.提出在TRUSM连续运行时,利用堵转时孤极反馈电压、驱动电流奇异信号,采用小波包分析方法对TRUSM堵转时的奇异信号进行定位并确定持续时间,该方法具有很高的时域分辨率.在TRUSM微步运行时,通过对孤极反馈电压信号排的峰值检测,判断TRUSM是否处于堵转状态,该方法具有较强的通用性和实用价值.设计出的基于Lab-VIEW环境下开发的虚拟电机堵转检测系统,大大提高了在线诊断的效率.     

维持超声电机工作状态恒定的驱动控制器

驱动控制是超声电机性能提高和工程应用的关键技术之一。基于行波型超声电机的工作机理,分析因为外界环境因素(如温度的改变,驱动电压的改变)的变化对超声电机工作性能的影响,开发了一种通过稳定超声电机一相驱动电压与孤极反馈电压的相位差,从而保持电机工作状态恒定的新型驱动控制器。从硬、软件2个方面设计基于单片机的超声电机恒工作状态控制系统,并进行了实验验证。结果表明,此种通过稳定相位差的新型超声电机驱动控制器,基本可以达到维持电机恒定工作状态的目的。     

超声波电动机定子等效电路模型及驱动电路的阻抗匹配

从分析超声波电动机定子等效电路模型人手,考虑电机容性负载特性,对驱动电路进行了串联电感匹配,改善了驱动电源与电机之间的耦合程度,提高了驱动电源的输出效率,同时匹配电感后电压波形有了明显的改善,并通过实验测试了阻抗匹配的驱动效果,为进一步有效驱动控制超声波电动机提供可靠的依据.     

基于等效电路模型的超声波电动机匹配电路研究

针对超声波电动机LC匹配电路的电压增益易受驱动电压频率和温度影响,从而造成调频调速方式下电机转速控制变量驱动电压频率和幅值发生耦合的问题,对超声波电动机等效静电容温度特性进行测试和计算,基于等效电路模型分析了频率和温度对LC匹配电压增益的影响,对LCC匹配电路和LLCC匹配电路进行计算和分析,提出了一种带反馈回路的LC匹配电路。仿真结果表明,在驱动电压频率和温度变化时,带反馈回路的LC匹配电路输出电压幅值基本恒定,增益可调,且调节速度快、精度较高,实现了超声波电动机转速控制变量解耦。     

控制量独立可调的超声电机新型驱动器

提出了一种基于PSoC(可编程片上系统)的行波超声电机(TRUM)驱动器.电路包括幅值可调的DC/DC推挽升压电路和频率可调的DC/AC半桥逆变电路.升压电路将15 V直流电提升到250～400 V高压,并通过电压反馈稳定该电压.半桥电路将该高压输出两路相位相差90°的方波电压,用于直接驱动超声电机.通过检测电机孤极电压并调节电机驱动频率来稳定该电压,从而稳定电机转速.所有的控制功能都由一片PSoC芯片实现.通过对一直径45 mm的超声电机进行试验,证明了电机的驱动电压幅值和频率是可以独立调节的,为超声电机的控制提供了一个很好的方法.     

陶瓷开裂故障行波型超声波电动机建模与仿真分析

压电陶瓷开裂是影响超声波电动机使用寿命的关键因素。针对该故障类型,研究了一种模拟压电陶瓷开裂的行波型超声波电动机定子建模方法。建立无故障超声波电动机定子模型,经动力学分析后得到的定子质点运动轨迹验证了模型的合理性;改变裂纹长度以模拟陶瓷片的不同开裂程度,得到了孤极电压信号随裂纹尺寸的变化规律;对不同开裂程度故障电机的孤极电压进行了采样,分析结果表明仿真结果与实测数据具有较好的一致性。     

RTWUSM30环型行波超声波电机谐振升压驱动器的研究

从超声波电机等效电路出发,研究了无变压器驱动的谐振升压超声波电机驱动原理,以RTWUSM30超声波电机为对象分析了输出电压与电感、输出电压与占空比的关系,以及输出信号各次谐波幅值和谐波所占的总功率比值同驱动信号占空比的关系。并设计了电路驱动RTWUSM30超声波电机,试验结果证明了该方案的有效性和可行性。     

基于PSoC的直线型超声波电动机精密定位系统

针对某直线型超声波电动机设计了一种新型驱动控制系统。该系统利用新型嵌入式芯片PSoC3作为主控制器,其内部丰富的功能模块可实现驱动信号产生及电机位移检测,并可对驱动脉冲数目进行精确控制。系统采用改变驱动脉冲数方法实现直线电动机精确快速定位,为此对超声波电动机的脉冲响应特性进行了研究,获得了驱动脉冲数与电机步进位移关系的统计特性。在此基础上,系统采用脉冲数查表控制法实现了三步以内0.5μm的定位精度。系统能够接收上位机位置指令并可反馈当前位置信息,具有大行程、快速定位的优点。     

基于VMD的超声波电动机退化特征提取研究

压电陶瓷部件开裂是超声波电动机的主要故障模式之一,压电陶瓷片上的孤极信号能够充分反映定子的振动状态,通过监测孤极信号研究超声波电动机的退化状态。利用变分模态分解(VMD)在处理信号时可以将信号分解成多个频段的良好特性,研究一种基于VMD的超声波电动机退化特征提取方法。通过VMD的方法寻找出孤极信号电机工作频率的高频段,提取均方根值、能量、方差和工作频率处幅值等退化特征,通过支持向量机验证了所提取退化特征的有效性。     

工作电压下超声波电机阻抗特性测试

超声波电机在不同电压激励下频率阻抗特性也会不同,而一般测试都是通过LCR测量仪器测量小电压(5 V)情况下阻抗特性,这和实际电机工作时有较大差别.介绍了一种在工作电压下测试超声波电机阻抗特性的方法.给出了测试系统结构图,利用NI的PXI模块仪器建立了系统,并测试实际电机在不同电压激励以及不同激励方式下的电机阻抗特性,为进一步进行超声电机模型分析提供了借鉴.     

应用于超声波电机驱动的对称PWM控制信号发生器

推挽式驱动电路是超声波电机驱动电路的一种常用结构形式,其控制需要采用对称PWM信号。设计一种可用于超声波电机驱动的对称PWM控制信号发生器,分析其结构及工作原理,给出基于CPLD的具体实现方法,并进行实验验证,效果良好。     

二自由度超声波电机性能测试研究

为实现多自由度超声波电机优良的控制性能,需对电机的模态特性和输出特性进行精确测试。提出一种新型旋转-直线二自由度超声波电机的测控平台,并阐述测试的原理和方法。通过对定子端面振幅和转子运动速度的测试,证明该电机近谐振点惯性冲击驱动方法的有效性。     

步进电动机及其驱动电路检测系统

为了实现大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST光纤定位系统的在线检测,构造了一套基于虚拟仪器技术的检测系统,对步进电机及其驱动电路进行实时检测和故障诊断。实现了对驱动单元的驱动电压信号和步进电机绕组电流信号的多通道同步采集、显示与分析,并在分析的基础上判别驱动电路的运行状态和步进电机的运转状态,将判别结果反馈至控制主机,控制主机根据反馈结果做出相应的决策。这为LAMOST光纤定位系统稳定且可靠地运行提供了保障,也提高了定位系统的维护效率。     

超声波电机谐振驱动电路仿真与实验研究

根据超声波电机的容性负载特性,通过串联匹配电感,构成由超声波电机本体参与的LC谐振升压的无变压器式驱动电路。文章提出了固定所有电路参数,只改变驱动信号频率、占空比和谐振周波数的方法,实现对超声波电机的驱动控制。以USR30为研究对象,对此方法进行实验验证,并为进一步有效地驱动控制电机提供可靠的依据。     

基于双DSP和FPGA的行波超声波电动机测控系统

根据对行波超声波电动机(TUSM)测试和高精度控制的要求,设计了基于双DSP和FPGA的超声波电动机高性能测试控制平台.其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电动机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究;采用现场可编程门阵列(FPGA)的直接数字频率合成(DDS)电路来产生控制开关管导通关断的两相四路高精度PWM波,减轻了DSP的负担.驱动部分采用全桥电路对信号进行功率放大.该系统的优点在于实时性好、精度高、功能完备.最后以直径为60 mm的行波超声波电动机为例,测试分析了驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响,验证了该系统的性能.     

基于超声波电机的太阳能电池板快速自动跟踪系统

设计了一种特殊的结构并推导出一种新型的快速跟踪算法,首先提出了在太阳能电池板跟踪系统中运用超声波电机,并设计出了超声渡电机的驱动装置,进行位置和速度反馈检测.实验结构获得了较好的超声波电机的驱动波形,根据太阳位置获得速度调节波形;根据光电编码器的脉冲数量来输出或停止驱动信号达到位置控制.     

超声波电动机推挽驱动电路的优化

建立了行波超声波电动机驱动电路的动态模型,对驱动电路特性以及匹配优化问题进行了仿真分析.仿真结果表明:方波电压信号作为驱动源是可行的;串联匹配电感大小是否适当不仅影响电机是否工作在谐振状态,而且能起到优化电压波形和谐振升压的作用.     

基于三电平的超声波电机驱动电路调速性能研究

从超声波电机驱动电路拓扑结构出发,使用三相全桥电路构建三电平波形发生电路,得到基于三电平的超声波电机驱动电路,通过改变相关PWM驱动参数可以实现电机驱动波形的调频、调压和调相功能,进而实现电机调速。通过分析得到驱动电压、驱动频率与行波幅值之间的关系,使用半实物仿真平台对基于三电平的超声波电机驱动电路进行测试,验证空载、带载时超声波电机在调压、调频、调相的情况下转速的变化情况,从而实现基于三电平的超声波电机的调速性能测试,为电机调速打下基础。     

具有正反转不对称补偿的超声波电机闭环控制电路

针对超声波电机工业化规模应用的需求,给出了一种低成本的超声波电机闭环控制电路.该电路基于脉宽调制(PWM)方法实现了幅值可调,根据电机孤极反馈,构成了频率闭环调节,同时实现了对电机正反转不对称的补偿.