本文關(guān)鍵詞：超聲電機調(diào)速性能研究

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【摘要】：超聲電機(USM)是上世紀80年代發(fā)展起來的一種全新概念的特種電機。它利用壓電材料的逆壓電效應,使定子在超聲頻域內(nèi)振動,并通過定轉(zhuǎn)子之間的摩擦得到運動和力矩。與傳統(tǒng)電磁電機相比,超聲電機具有低速大轉(zhuǎn)矩、無需齒輪減速機構(gòu)、響應快和斷電自鎖等優(yōu)點,目前已經(jīng)在航空航天、機器人等高科技領(lǐng)域得到了應用。超聲電機對控制信號的響應極為迅速,當電機進行速度切換時,如果不對這個變化過程進行一定的控制規(guī)劃,則可能出現(xiàn)加速度過大甚至不連續(xù)而產(chǎn)生沖擊的情況。當電機工作在需要頻繁快速地進行高低速切換的場合時,這種影響更是不可忽視。本文從控制加加速度的角度出發(fā),設(shè)計并實現(xiàn)了三種超聲電機加減速方案。本文的主要內(nèi)容是:首先,介紹了超聲電機的特點、發(fā)展歷史以及當前研究現(xiàn)狀;介紹了加加速度的概念,闡述了對超聲電機加減速過程進行規(guī)劃控制的意義。其次,進行了系統(tǒng)方案設(shè)計。為了測量電機在低速段的速度變化細節(jié)而選用T法;為了提高驅(qū)動信號的微調(diào)分辨率而采用基于DDS技術(shù)的驅(qū)動方波產(chǎn)生方案;以保證加速度連續(xù)為前提設(shè)計了三種速度規(guī)劃曲線,并使用經(jīng)典的PID控制方法進行速度跟蹤,實現(xiàn)對加加速度的間接控制。再次,對系統(tǒng)進行軟硬件設(shè)計。硬件部分包括以光電編碼器為核心的測速模塊,以AD9850、PSoC5以及功率放大電路和匹配電路構(gòu)成的超聲電機驅(qū)動控制器,以MAX232為核心的通信模塊。軟件部分設(shè)計了基于Labview的上位機程序和基于PSoC的下位機的程序,上位機主要負責接收數(shù)據(jù)、發(fā)送指令和繪制曲線,實現(xiàn)人機交互,下位機負責實現(xiàn)測速算法、控制算法以及上傳數(shù)據(jù)。最后,進行系統(tǒng)試驗,對本文中設(shè)計的幾種加加速度控制方案在不同設(shè)定條件下進行實驗,對實驗結(jié)果進行分析。
【關(guān)鍵詞】：超聲電機 加加速度 速度規(guī)劃 DDS PSoC Labview
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 注釋表14-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 超聲電機概述15-19
• 1.1.1 超聲電機的優(yōu)點15-16
• 1.1.2 超聲電機的發(fā)展歷程16-18
• 1.1.3 超聲電機的應用18-19
• 1.2 超聲電機驅(qū)動和控制技術(shù)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.1 超聲電機驅(qū)動器的要求19-20
• 1.2.2 超聲電機控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 加加速度及其在應用中的影響21-22
• 1.4 本課題研究的意義和內(nèi)容22-23
• 第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案23-37
• 2.1 系統(tǒng)框架23
• 2.2 測速方案的確定23-25
• 2.2.1 常見測速方案23-25
• 2.2.2 本課題所采用的測速方案25
• 2.3 驅(qū)動調(diào)速方案25-29
• 2.3.1 超聲電機常調(diào)速方案25-27
• 2.3.2 基于DDS技術(shù)的調(diào)頻調(diào)速方案27-29
• 2.4 加加速度控制方案29-36
• 2.4.1 PID控制器29-31
• 2.4.2 速度規(guī)劃方案31-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計37-52
• 3.1 光電編碼器38-39
• 3.2 電機驅(qū)動控制器39-50
• 3.2.1 驅(qū)動信號發(fā)生部分39-45
• 3.2.2 功率放大部分和匹配電路45-50
• 3.3 通信模塊50-51
• 3.3.1 RS232協(xié)議51
• 3.3.2 MAX3232及其在本課題中的應用51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計52-78
• 4.1 基于labview的上位機軟件設(shè)計52-68
• 4.1.1 labview上位機界面52-53
• 4.1.2 上位機程序結(jié)構(gòu)53-54
• 4.1.3 數(shù)據(jù)初始化與visa串口配置54-55
• 4.1.4 數(shù)據(jù)接收與處理55-63
• 4.1.5 電機特性曲線的繪制63-66
• 4.1.6 下位機控制指令66-68
• 4.2 下位機軟件設(shè)計68-77
• 4.2.1 PSoC Creator開發(fā)環(huán)境68
• 4.2.2 下位機總體框架68-69
• 4.2.3 測速算法的實現(xiàn)69-71
• 4.2.4 驅(qū)動信號生成與輸出71-75
• 4.2.5 數(shù)據(jù)上傳與指令接收75-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 第五章 速度跟蹤實驗及分析78-86
• 5.1 拋物線型曲線規(guī)劃實驗78-80
• 5.2 指數(shù)函數(shù)型曲線規(guī)劃實驗80-82
• 5.3 三角函數(shù)型曲線規(guī)劃實驗82-84
• 5.4 結(jié)果分析84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 全文總結(jié)86
• 6.2 下一步工作86-88
• 參考文獻88-91
• 致謝91-92
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文92-93
• 附錄1 Labview 程序面板完整程序93-94
• 附錄2 電機驅(qū)動控制器原理圖94

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙淳生;21世紀超聲電機技術(shù)展望[J];振動.測試與診斷;2000年01期

2 楊淇,楊明,闕沛文;大力矩超聲電機[J];應用聲學;2001年03期

3 趙淳生;超聲電機技術(shù)的發(fā)展、應用和未來[J];電氣時代;2001年03期

4 陳志華,趙淳生;超聲電機控制中的若干關(guān)鍵問題[J];微特電機;2002年06期

5 趙淳生;面向21世紀的超聲電機技術(shù)[J];中國工程科學;2002年02期

6 孫合明,趙淳生,朱曉東,高N，

本文編號：966362