压电式送料器驱动电源设计与速度控制研究

发布时间：2017-06-04 13:01

  本文关键词：压电式送料器驱动电源设计与速度控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压电式送料器具有噪声小、无磁干扰、体积小、响应速度快等特点，因而在薄、轻、细的精密零部件自动化输送方面得到广泛地运用。然而，国内压电式送料器研究起步较晚，其电源驱动技术不够成熟，如电源稳定性和效率仍低于国外技术水平。而且国内对物料恒速输送场合的振动控制方面研究少，仅外接昂贵的振幅传感器作为谐振运动检测部件，而未从软件算法中实现振动控制。因此，本文研究对国内压电式送料器的电源驱动技术发展具有重要指导意义。文中设计出一款工作稳定且性价比高的驱动电源，并提出送料速度恒定振动控制算法。 根据压电式送料器驱动电源的指标需求，采用ARM单片机作为控制器，使用uC/OS-II嵌入操作系统对其任务和内存管理，并结合逆变器思想设计出一款幅值与频率均可调、多种保护、人员交互等功能的驱动电源，也为送料速度恒定控制研究提供硬件平台。其中幅值调节采用DAC控制开关电源输出电压也就是控制逆变电路中直流输入电压得到，频率调节采用SPWM控制技术控制逆变电路中功率开关管的通断频率得到。并进一步搭建自动输送简易平台，通过长时间驱动压电式送料器输送3528封装大小的贴片式LED实验。实验表明该系统输出波形稳定平滑，发热量少，压电式送料器能够长时间稳定工作。 根据振动控制理论建立压电式送料器动力学模型，利用频率特性法得到其位移与频率之间的数学关系式和系统传递函数，为系统振动控制提供精确的数学模型。考虑送料器位移振幅与送料速度之间的近似线性关系，将PID算法运用到系统振动控制，系统可随谐振频率变化实时调节驱动频率，使其位移振幅维持在一定范围内，最终达到送料速度恒定控制效果。通过MATLAB仿真含PID补偿器的闭环系统，获得理想PID补偿器传递函数，求得算法控制实现所需的比例系数、积分系数和微分系数，便于控制算法实现。
【关键词】：压电式送料器 调幅调频 SPWM控制技术 送料速度恒定 振动控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH237.1;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 压电式送料器的研究现状10-15
• 1.2.1 压电式送料器的概况10-11
• 1.2.2 压电器件驱动电源的研究现状11-15
• 1.3 主要工作内容15-16
• 第2章 系统硬件设计与实现16-34
• 2.1 系统驱动电源总体设计16
• 2.2 处理器 STM32F103 系列概述16-17
• 2.3 开关电源的设计17-27
• 2.3.1 反激式开关电源的工作原理17-19
• 2.3.2 开关电源主要参数的计算19-26
• 2.3.3 开关电源中反馈电路设计26-27
• 2.4 逆变电路及 LC 滤波电路设计27-30
• 2.4.1 逆变电路设计27-29
• 2.4.2 LC 滤波电路设计29-30
• 2.5 驱动与保护电路设计30-31
• 2.6 其它模块电路设计31-33
• 2.6.1 过流保护电路设计31
• 2.6.2 过热保护电路设计31-32
• 2.6.3 人工界面电路设计32-33
• 2.6.4 速度反馈模块设计33
• 2.7 本章小结33-34
• 第3章 系统软件设计与实现34-42
• 3.1 驱动程序设计34-36
• 3.2 幅频可调正弦波的产生机理与 SPWM 程序实现36-40
• 3.2.1 幅频可调正弦波的产生机理36-38
• 3.2.2 SPWM 程序实现38-40
• 3.3 送料速度恒定控制程序实现策略40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 恒定送料速度控制算法及其仿真42-47
• 4.1 系统振动模型的建立42-43
• 4.2 系统速度恒定振动控制及仿真结果43-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 实验与分析47-55
• 5.1 主要功能测试实验47-51
• 5.1.1 调幅实验47
• 5.1.2 调频实验47-48
• 5.1.3 正弦波产生实验48-50
• 5.1.4 各保护电路检测实验50-51
• 5.2 整体驱动测试实验51-52
• 5.3 速度变化测试实验52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：421022