基于dsPIC单片机的超声波电机驱动控制研究
发布时间：2021-03-29 20:03
超声波电机是一种具有广泛应用前景的新型直驱微特电机,它通过利用压电陶瓷的逆压电效应完成电能到机械能的转化,具有传统电机所不具备的诸多优点。本文以两相行波型超声波电机的驱动控制技术为研究对象,设计了一种基于dsPIC单片机的超声波电机驱动控制系统。本文的主要研究内容如下:首先,介绍了超声波电机的特点与分类方法,总结了超声波电机的发展历程、国内外研究现状及应用情况;介绍了超声波电机驱动与控制技术的特点及国内外研究现状;并明确了本文的研究目的与内容。其次,对行波型超声波电机的结构和运行机理进行了详细的分析;通过分析建立了TRUM60型超声波电机的等效电路模型,并对其模型参数进行了辨识计算,然后将辨识结果与实验结果进行了对比验证;通过使用dsPIC30F3010单片机作为控制器,设计了超声波电机的驱动控制电路,并对控制器外围电路、分频分相电路、光电隔离电路进行了介绍;在分析了超声波电机常见逆变驱动电路优缺点的基础上,设计了一种无变压器式半桥逆变驱动电路,并设计了相匹配的高压直流电源;通过对不同类型超声波电机匹配方法的分析,设计了一种LCC型的超声波电机匹配电路,并对不同LCC电路参数的匹配效果...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Barch提出的超声波电机原型Fig1.1TheUSMbyBarch
此后，超声波电机进入了快速发展的时期，多种不同类型的超声波电机相继被研制出来并被推向市场。图1.2 指田年生提出的超声波电机原型Fig 1.2 The USM by T. Sashida从20世纪90年代至今，超声波电机的研究开始走向更深层次的理论探索阶段，这一阶段主要集中于对超声波电机理论模型、性能预测、驱动机理以及新型驱动方法等方面的研究。在20世纪90年代以前，超声波电机的研究工作主要集中在新型电机结构的设计和新驱动机理的探索等方面，此时的主要任务是开发出实用的超声波电机，对于超声波电机深层次的运行机理以及驱动机理没有进行深入的探索研究；此时，超声波电机的研究具有一定程度的随机性和盲目性，没有能够形成完整的理论体系。直到90年代以后，人们对于超声波电机的相关理论模型和控制模型的研究才逐渐的深入，并取得了一系列的成果，但对于相关的理论至今尚无系统的论述。1.3.2 超声波电机的国内外研究现状自超声波电机出现以来
[46]。环形行波型超声波电机的结构如图2.1(a)所示，由图可知，该类型的超声波电机一般由壳体、电机底座、定子、胶层、压电片、转子、输出轴、碟簧、轴承等部分构成。超声波电机的核心组成部分包括压电陶瓷片、弹性体及转子三个部分；其中，经过极化处理的压电陶瓷片和表面带齿的环状金属弹性体粘接在一起构成电机的定子部分；并通过碟簧施加的预紧力与带有摩擦层的转子紧压在一起。(a) (b)图2.1 环形行波型超声波电机结构示意图Fig 2.1 The structure diagram of RTWUM
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种M/T混合测速法的研究与实现[J]. 周昂扬,张志安,吴勇. 兵工自动化. 2017(01)
[2]行波超声电机的运转特性及其电学建模研究[J]. 贺红林,曾劲松,龙玉繁,刘文光. 中国机械工程. 2011(14)
[3]超声电机技术的发展和应用[J]. 赵淳生,朱华. 机械制造与自动化. 2008(03)
[4]基于LC谐振的超声电机驱动器的研究[J]. 李华峰,赵淳生. 中国电机工程学报. 2005(23)
[5]行波型超声波电动机驱动和控制技术的现状与发展[J]. 祖家奎,赵淳生. 微特电机. 2004(06)
[6]功率超声换能器导纳特性检测及电端匹配研究[J]. 孙波,季远,李光军,张德远. 振动、测试与诊断. 2002(04)
[7]压电超声波电机技术发展水平与应用前景展望[J]. 夏长亮,史婷娜,王太勇. 仪器仪表学报. 2001(S1)
[8]日本超声电机的产业化、应用和发展[J]. 赵淳生,李朝东. 振动.测试与诊断. 1999(01)
[9]抓住机遇,推动我国微型机械的快速发展[J]. 王立鼎,吴一辉. 中国机械工程. 1999(02)
[10]压电超声电机及其应用[J]. 刘一声. 压电与声光. 1988(06)
博士论文
[1]高增益非隔离型Boost变换器拓扑及其衍生方法研究[D]. 胡雪峰.南京航空航天大学 2014
[2]纵扭复合型超声电机的研究[D]. 杨淋.南京航空航天大学 2010
[3]行波型超声波电机的若干关键问题研究[D]. 王光庆.浙江大学 2006
硕士论文
[1]超声波电机精密定位系统及驱动控制研究[D]. 纪科辉.浙江大学 2004
本文编号：3108112
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Barch提出的超声波电机原型Fig1.1TheUSMbyBarch
此后，超声波电机进入了快速发展的时期，多种不同类型的超声波电机相继被研制出来并被推向市场。图1.2 指田年生提出的超声波电机原型Fig 1.2 The USM by T. Sashida从20世纪90年代至今，超声波电机的研究开始走向更深层次的理论探索阶段，这一阶段主要集中于对超声波电机理论模型、性能预测、驱动机理以及新型驱动方法等方面的研究。在20世纪90年代以前，超声波电机的研究工作主要集中在新型电机结构的设计和新驱动机理的探索等方面，此时的主要任务是开发出实用的超声波电机，对于超声波电机深层次的运行机理以及驱动机理没有进行深入的探索研究；此时，超声波电机的研究具有一定程度的随机性和盲目性，没有能够形成完整的理论体系。直到90年代以后，人们对于超声波电机的相关理论模型和控制模型的研究才逐渐的深入，并取得了一系列的成果，但对于相关的理论至今尚无系统的论述。1.3.2 超声波电机的国内外研究现状自超声波电机出现以来
[46]。环形行波型超声波电机的结构如图2.1(a)所示，由图可知，该类型的超声波电机一般由壳体、电机底座、定子、胶层、压电片、转子、输出轴、碟簧、轴承等部分构成。超声波电机的核心组成部分包括压电陶瓷片、弹性体及转子三个部分；其中，经过极化处理的压电陶瓷片和表面带齿的环状金属弹性体粘接在一起构成电机的定子部分；并通过碟簧施加的预紧力与带有摩擦层的转子紧压在一起。(a) (b)图2.1 环形行波型超声波电机结构示意图Fig 2.1 The structure diagram of RTWUM
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种M/T混合测速法的研究与实现[J]. 周昂扬,张志安,吴勇. 兵工自动化. 2017(01)
[2]行波超声电机的运转特性及其电学建模研究[J]. 贺红林,曾劲松,龙玉繁,刘文光. 中国机械工程. 2011(14)
[3]超声电机技术的发展和应用[J]. 赵淳生,朱华. 机械制造与自动化. 2008(03)
[4]基于LC谐振的超声电机驱动器的研究[J]. 李华峰,赵淳生. 中国电机工程学报. 2005(23)
[5]行波型超声波电动机驱动和控制技术的现状与发展[J]. 祖家奎,赵淳生. 微特电机. 2004(06)
[6]功率超声换能器导纳特性检测及电端匹配研究[J]. 孙波,季远,李光军,张德远. 振动、测试与诊断. 2002(04)
[7]压电超声波电机技术发展水平与应用前景展望[J]. 夏长亮,史婷娜,王太勇. 仪器仪表学报. 2001(S1)
[8]日本超声电机的产业化、应用和发展[J]. 赵淳生,李朝东. 振动.测试与诊断. 1999(01)
[9]抓住机遇,推动我国微型机械的快速发展[J]. 王立鼎,吴一辉. 中国机械工程. 1999(02)
[10]压电超声电机及其应用[J]. 刘一声. 压电与声光. 1988(06)
博士论文
[1]高增益非隔离型Boost变换器拓扑及其衍生方法研究[D]. 胡雪峰.南京航空航天大学 2014
[2]纵扭复合型超声电机的研究[D]. 杨淋.南京航空航天大学 2010
[3]行波型超声波电机的若干关键问题研究[D]. 王光庆.浙江大学 2006
硕士论文
[1]超声波电机精密定位系统及驱动控制研究[D]. 纪科辉.浙江大学 2004
本文编号：3108112
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