超声波电机高精度微纳定位控制的研究

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1、隶劫大·誓硕士学位论文万方数据超声波电机高精度微纳定位控制的研究万方数据StudyonHigh—-precisionMicro--nanoPositioningControlofUltrasonicMotorsAThesisSubmiaedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWangQian—qianSupervisedbyAssociateProfessorXuZhi．keSchoolofElectricalEngineering一SoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：至垒茎j叁El期：盈!生：笸：墨东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外

3、，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：王j蠢』茎导师签名：丝茏魁日期：丝丝：乏：丕万方数据摘要超声波电机是近年发展起来的一种新型机电装置，它具有直接驱动、低速大转矩、断电自锁、响应速度快、定位精度高的特点，适用于高精度定位控制领域。本文以环形行波型超声波电机的微步进控制方式为基础对其低速控制和高精度微纳定位控制进行研究。实验平台为基于DSP的超声波电机控制系统，该系统以TMS320F28335为核心控制器，以推挽式方波逆变电路作为驱动单元，以分辨率为O．41”的圆光栅测角系统作为电机位置的反馈单元。在低速控

4、制方面，研究了超声波电机微步进控制的方法及其特性，使用基于PI的速度反馈闭环对超声波电机在微步进运行方式下进行低速控制(1o／s以下)，并对其低速控制性能进行实验分析。在高精度微纳定位控制方面，通过研究超声波电机连续运行直接定位的特性及其微步进控制的角位移特性，运用连续运行与微步进运行相结合的控制方法进行了超声波电机的闭环单向定位控制和闭环往返定位控制，并对其定位性能分别进行分析，实现了角秒级的定位精度。本文研究成果为超声波电机高精度微纳定位控制的研究和应用提供了理论和数据依据，为进一步开展该领域的研究工作提供了一定的借鉴意义。关键词：超声波电机，DSP，微步进控制，低速控制，定位控制，高精度

5、万方数据ABSTRACTABSTRACTTheultrasonicmoorⅣSM)isanewkindofelectromechanicaldevicedevelopedinrecentyears．Withthefeaturesofdirect—drive，largetorqueatlowspeed，self-lockatpoweroff,fastresponseandhighpositioningaccuracy,USMfitswellinthefieldofhigh．．precisionpositioningcontr01．Basedonthemethodofmicrostepcontro

6、lofring-typetraveling．wavellltrasomcmotor,thelow-speedcontrolandhigh-precisionmicro—nanopositioningcontrolofUSMaremainlyconcentratedoninthispaper．TheUSMcontrolsystembasedonDSPisdesigned．Inthesystem，theTMS320F28335isusedasthecentralcontroller,push-pullsquare．waveinvertercircuitasthedriverunitandcircu

7、largratingangle-measuringsystemwhichhasaresolutionofO．41”asfeedbackunitofthepositionofUSM．Inmeaspectoflow-speedcontrol，themicrostepcontrolofUSManditscharacteristicareinvestigatedinthispaper．Lowspeedco