本文關(guān)鍵詞：超聲換能系統(tǒng)的頻率跟蹤與控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 換能系統(tǒng) 頻率跟蹤 相位差 零相差前饋控制器

【摘要】：超聲換能系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,如電子封裝行業(yè)、超聲加工行業(yè)等。超聲換能系統(tǒng)包括兩部分:超聲發(fā)生器和換能器。當(dāng)發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號頻率與換能器諧振頻率相等時,換能器輸出功率最大。因此全篇論文以提高換能系統(tǒng)頻率跟蹤效率為核心,主要討論了選擇相位差作為控制量的理論依據(jù)、換能器兩端電壓電流相位差響應(yīng)特性、以及諧振頻率快速搜索方法與零相差前饋控制器的設(shè)計問題。基于力電聲類比法,將換能器各部分機械桿件等效成電路網(wǎng)絡(luò)拓撲圖,建立了阻抗與接觸面的關(guān)系模型。進而等效成最簡模型,得出諧振頻率與支路中各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系,并仿真研究了各參數(shù)對諧振頻率的影響規(guī)律。利用該規(guī)律,提出了選擇相位差作為控制量的理論依據(jù)。理論分析了超聲換能系統(tǒng),并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。利用MATLAB/Simulink平臺,搭建了仿真模型,得出換能器兩端電壓電流相位差在不同驅(qū)動頻率下的響應(yīng)特性。為設(shè)計諧振頻率搜索算法以及設(shè)計零相差前饋控制器提供了參考量。提出了新型諧振頻率搜索算法,即粗搜索與精搜索結(jié)合的雙段搜索算法,用以滿足頻率跟蹤的快速性與準(zhǔn)確性要求。為了保證該頻率驅(qū)動信號經(jīng)過換能器后能被零相差輸出,即完全跟蹤上輸入,設(shè)計了零相差前饋控制器,并仿真驗證了該控制器的合理性以及正確性。通過實驗獲取換能系統(tǒng)相位差響應(yīng)特性,與理論仿真進行比較,驗證了超聲換能系統(tǒng)各部分數(shù)學(xué)建模的正確性。純換能系統(tǒng)、加入阻抗匹配的換能系統(tǒng)、加入粗精搜索諧振頻率算法和零相差前饋控制器的換能系統(tǒng),對這三者頻率跟蹤的能力進行比較,驗證了本文諧振頻率搜索算法以及控制器使得相位差響應(yīng)時間縮短了4 ms,穩(wěn)定值在靜態(tài)驅(qū)動時達到0?,動態(tài)驅(qū)動時在0 0.2??之間波動,說明了該設(shè)計的可行性。以上研究內(nèi)容,滿足了超聲換能系統(tǒng)頻率跟蹤的穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個要求,對提高換能器工作效率有指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB552

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林書玉;鮮小軍;;功率超聲換能振動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及其研究進展[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年06期

2 童曉兵;張玉明;徐以濤;;“數(shù)字信號處理”課程中雙線性變換法的探討[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報;2014年02期

3 周黎;楊世洪;高曉東;;零相差跟蹤控制器增益特性處理技術(shù)[J];控制理論與應(yīng)用;2012年05期

4 劉曉慶;劉波;馬新朋;;高精度中頻數(shù)字鑒相器在FPGA上的實現(xiàn)[J];核技術(shù);2012年05期

5 ;Application of ultrasound contrast in identification and diagnosis of ocular spaceoccupying lesions[J];International Journal of Ophthalmology(English Edition);2011年04期

6 朱武;張佳民;劉洪利;孟逢逢;張智明;;Fuzzy control on automatic frequency tracking of ultrasonic vibration system with high power and high quality factor Q[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2009年02期

7 朱武;張佳民;;多峰超聲振動系統(tǒng)頻率自動搜索和跟蹤[J];聲學(xué)技術(shù);2008年03期

8 王艷東;李赫;王敏慧;鮑善惠;;鎖相環(huán)跟蹤超聲振動系統(tǒng)諧振頻率的改進[J];聲學(xué)技術(shù);2007年02期

9 黃文美,王博文,曹淑瑛,孫英,翁玲;計及渦流效應(yīng)和應(yīng)力變化的超磁致伸縮換能器的動態(tài)模型[J];中國電機工程學(xué)報;2005年16期

10 鮑善惠;用鎖相環(huán)電路跟蹤壓電換能器并聯(lián)諧振頻率區(qū)[J];應(yīng)用聲學(xué);2001年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張宏杰;熱超聲鍵合高頻換能系統(tǒng)設(shè)計與控制[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 廖益木;高精度高分辨率DDS的研究與設(shè)計[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

2 盧斌;超聲波換能器諧振頻率跟蹤方法研究[D];重慶大學(xué);2012年

3 胡力堅;基于DDS的任意波形發(fā)生器設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2009年

4 江洪;野葛異黃酮的提取及其超聲強化研究[D];浙江大學(xué);2004年

，

本文編號：1294900