压电致动型两自由度直线运动平台及其驱动控制系统研究
发布时间：2021-05-20 16:03
典型机电一体化系统中的许多场合都对直线运动平台有速度控制的需求。在直线型运动平台诸多的驱动方式中,直线超声电机凭借其推力密度大、断电自锁以及电磁兼容性好等特点,在一些应用场合具有明显的优势。本文研制了一套压电致动型两自由度直线运动平台及其驱动控制系统,并以此为基础对运动平台开展速度闭环控制的实验研究。设计并制作了两自由度直线运动平台,根据两自由度直线运动平台速度控制的需求,选择弯振复合型超声电机作为运动平台驱动器。为所研制的两自由度直线运动平台设计了一种改进式弯振复合型超声电机,相比以前超声电机的设计,改进后的超声电机可以更好地施加固定约束。利用有限元的方法进行模态分析,验证了改进后电机的模态简并情况。加工制作了两个样机,分别进行了振动特性和阻抗特性测试,计算了阻抗匹配所需的电感量,且通过实验验证了阻抗匹配效果,并将之作为电源设计的依据。根据运动平台速度控制的需要,明确了超声电源的输入、输出性能要求,对超声电源的设计任务进行了解析并确定各部分的实现方案,然后对直流调压电路和半桥逆变电路进行了设计与仿真分析,并根据这两部分电路的需要,设计了控制电路和控制程序,在此基础上完成了电源的制作。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 超声电机的国内外研究现状
1.3 超声电源的国内外研究现状
1.4 超声电机控制系统的国内外研究现状
1.5 国内外研究现状总结
1.6 本文的主要研究内容
第2章 两自由度直线运动平台及弯振复合型超声电机设计与制作
2.1 引言
2.2 两自由度直线运动平台的设计与制作
2.3 弯振复合型超声电机的改进设计与制作测试
2.3.1 弯振复合型超声电机改进设计与分析
2.3.2 弯振复合型超声电机的制作与测试
2.4 本章小结
第3章 超声电源的研制与测试
3.1 引言
3.2 超声电源的输入输出特性要求
3.2.1 超声电源的输入特性要求
3.2.2 超声电源的输出特性要求
3.3 超声电源总方案设计
3.4 直流调压电路设计与仿真
3.4.1 变压器设计
3.4.2 PWM发生电路设计
3.4.3 电流反馈电路设计
3.4.4 箝位电路设计
3.4.5 电压反馈电路和输出电压泄放回路设计
3.4.6 直流调压电路仿真
3.5 半桥逆变电路设计与仿真
3.6 控制电路设计
3.7 辅助电路设计
3.8 电路控制程序设计
3.9 电源制作与测试
3.10 本章小结
第4章 压电致动型两自由度直线运动平台的速度测试与控制研究
4.1 引言
4.2 压电致动型两自由度直线运动平台的开环速度特性测试
4.3 直线运动平台速度闭环控制系统的搭建
4.4 压电致动型两自由度直线运动平台的速度闭环控制实验
4.4.1 速度阶跃控制
4.4.2 速度正弦控制
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大行程纳米级定位工作台的结构设计[J]. 陈琦. 光学精密工程. 2016(05)
[2]用于玻璃基纳米孔成形的直线超声电机控制测试系统[J]. 贾现普,陈珊,叶明,姚志远. 电子设计工程. 2015(06)
[3]大行程纳米级两级驱动三维精密位移系统的设计[J]. 邓小雯,但斌斌,陈育荣,王生怀. 仪表技术与传感器. 2014(07)
[4]直线超声电机精密运动平台系统模型辨识[J]. 曹会平,叶明,姚志远,李晓牛. 机械与电子. 2014(04)
[5]超声电机简单专家PID速度控制[J]. 史敬灼,刘玉. 中国电机工程学报. 2013(36)
[6]一种弯曲模态直线超声电机的研究[J]. 苏松飞,姚志远,王长茹,叶明. 压电与声光. 2012(03)
[7]金属切削机床爬行因素分析与消除措施[J]. 李佳南. 科技信息. 2011(11)
[8]大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究[J]. 王淑珍,常素萍,谢铁邦. 机械科学与技术. 2010(08)
[9]纵弯复合多自由度超声电机的研究[J]. 赵学涛,陈维山,郝铭. 西安交通大学学报. 2009(08)
[10]行波超声电机的遗传算法变增益PI位置控制[J]. 贺红林,朱华,赵淳生. 机械科学与技术. 2009(07)
博士论文
[1]面向生物工程的精密定位机构及其动力学特性研究[D]. 叶果.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]T型直线压电驱动器及其驱动控制系统研究[D]. 邵思佳.哈尔滨工业大学 2017
[2]面向折展机构的足式直线压电驱动器及驱动电源的研究[D]. 赵亮亮.哈尔滨工业大学 2017
[3]弯振复合型压电驱动器的激励方法与实验研究[D]. 王鼎汶.哈尔滨工业大学 2016
[4]直线电机驱动的数控机床XY工作台轮廓误差控制系统设计[D]. 彭振洲.电子科技大学 2013
本文编号：3198041
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 超声电机的国内外研究现状
1.3 超声电源的国内外研究现状
1.4 超声电机控制系统的国内外研究现状
1.5 国内外研究现状总结
1.6 本文的主要研究内容
第2章 两自由度直线运动平台及弯振复合型超声电机设计与制作
2.1 引言
2.2 两自由度直线运动平台的设计与制作
2.3 弯振复合型超声电机的改进设计与制作测试
2.3.1 弯振复合型超声电机改进设计与分析
2.3.2 弯振复合型超声电机的制作与测试
2.4 本章小结
第3章 超声电源的研制与测试
3.1 引言
3.2 超声电源的输入输出特性要求
3.2.1 超声电源的输入特性要求
3.2.2 超声电源的输出特性要求
3.3 超声电源总方案设计
3.4 直流调压电路设计与仿真
3.4.1 变压器设计
3.4.2 PWM发生电路设计
3.4.3 电流反馈电路设计
3.4.4 箝位电路设计
3.4.5 电压反馈电路和输出电压泄放回路设计
3.4.6 直流调压电路仿真
3.5 半桥逆变电路设计与仿真
3.6 控制电路设计
3.7 辅助电路设计
3.8 电路控制程序设计
3.9 电源制作与测试
3.10 本章小结
第4章 压电致动型两自由度直线运动平台的速度测试与控制研究
4.1 引言
4.2 压电致动型两自由度直线运动平台的开环速度特性测试
4.3 直线运动平台速度闭环控制系统的搭建
4.4 压电致动型两自由度直线运动平台的速度闭环控制实验
4.4.1 速度阶跃控制
4.4.2 速度正弦控制
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大行程纳米级定位工作台的结构设计[J]. 陈琦. 光学精密工程. 2016(05)
[2]用于玻璃基纳米孔成形的直线超声电机控制测试系统[J]. 贾现普,陈珊,叶明,姚志远. 电子设计工程. 2015(06)
[3]大行程纳米级两级驱动三维精密位移系统的设计[J]. 邓小雯,但斌斌,陈育荣,王生怀. 仪表技术与传感器. 2014(07)
[4]直线超声电机精密运动平台系统模型辨识[J]. 曹会平,叶明,姚志远,李晓牛. 机械与电子. 2014(04)
[5]超声电机简单专家PID速度控制[J]. 史敬灼,刘玉. 中国电机工程学报. 2013(36)
[6]一种弯曲模态直线超声电机的研究[J]. 苏松飞,姚志远,王长茹,叶明. 压电与声光. 2012(03)
[7]金属切削机床爬行因素分析与消除措施[J]. 李佳南. 科技信息. 2011(11)
[8]大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究[J]. 王淑珍,常素萍,谢铁邦. 机械科学与技术. 2010(08)
[9]纵弯复合多自由度超声电机的研究[J]. 赵学涛,陈维山,郝铭. 西安交通大学学报. 2009(08)
[10]行波超声电机的遗传算法变增益PI位置控制[J]. 贺红林,朱华,赵淳生. 机械科学与技术. 2009(07)
博士论文
[1]面向生物工程的精密定位机构及其动力学特性研究[D]. 叶果.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]T型直线压电驱动器及其驱动控制系统研究[D]. 邵思佳.哈尔滨工业大学 2017
[2]面向折展机构的足式直线压电驱动器及驱动电源的研究[D]. 赵亮亮.哈尔滨工业大学 2017
[3]弯振复合型压电驱动器的激励方法与实验研究[D]. 王鼎汶.哈尔滨工业大学 2016
[4]直线电机驱动的数控机床XY工作台轮廓误差控制系统设计[D]. 彭振洲.电子科技大学 2013
本文编号：3198041
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3198041.html
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