超声电机驱动及在舵机制动上的应用

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1、中图分类号：TP356论文编号:102870118-S119学科分类号：080402硕士学位论文超声电机驱动及在舵机制动上的应用研究生姓名赵小康学科、专业测试计量技术及仪器研究方向超声电机的驱动与控制指导教师李华峰教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineerUltrasonicMotorDriveandItsApplicationinServoMotorBraki

2、ngAThesisinMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyZhaoXiaokangAdvisedbyProf.LiHuafengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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，也不包含为获得南京

3、航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文基于超声电机，设计了一套摩擦制动调速系统。由于超声电机的响应快，运动精度高，该系统能够实现转速的快速精确变化，实现转速的调控。设计了摩擦制动减速系统的结构，利用超声电机实现精确控制旋转物体的转速。超声电机具有体积小、重量轻、转速慢、扭矩大、响应快、控制精度高、运行无噪声、不受

4、磁场干扰的特点。由于超声电机的体积小、快速响应和断电自锁等优点，本文选用所内自主研制的TRUM40型环形行波型超声电机作为制动调速系统的动力源。本文主要内容：首先，介绍了超声电机及其控制技术的发展及现状。其次，介绍了基于超声电机摩擦制动调速平台机械结构，模拟负载选择及其驱动控制系统。再者，介绍了驱动控制电路设计，结合半桥和全桥拓扑电机驱动电路结构，提出一种新的电机驱动方案：三相桥电机驱动方案。分析三相桥逆变过程，设计三相逆变电路，升压变压器以及超声电机匹配电路，而匹配电路对驱动电路的效率就有较大影响，进而介绍了匹配原理及其匹配电路的计算方法，选用

5、合适的电感和电容，以最大限度的提高驱动电路的效率；串口通信电路负责与上位机的通信，设计基于LabVIEW的上位机程序和基于PSoC5的下位机程序，上位机主要负责目标转速指令的发送，实时绘制显示模拟负载转速变化曲线，实现人机交互，下位机软件负责生成驱动信号及实现控制算法，通过PID和模糊控制算法实现其高精度、快速的调节到目标转速，使负载转速处于稳定状态。最后分别进行摩擦制动调速系统开环、闭环测试实验，实验证明摩擦制动系统可行性，模拟负载转速能够快速达到设定转速，速度波动率小。关键字：超声电机，制动调速平台，三相桥，PSoC，匹配电路，模糊控制本学位

6、论文在机械结构力学及控制国家重点实验室（南航）完成。I超声电机驱动及在舵机制动上的应用ABSTRACTBasedontheultrasonicmotor,asetoffrictionbrakespeedcontrolsystemisdesigned.Duetothefastresponseofultrasonicmotorandhighmovementaccuracy,thesystemcanrealizetherapidandaccuratechangeofspeedandrealizethecontrolofspeed.thestructur

7、eofthefrictionbrakingsystemisdesignedandtherotationalspeedofarotatingdiskispreciselycontrolledbytheultrasonicmotor.Ultrasonicmotorwithsmallsize,lightweight,slowspeed,torque,fastresponse,highaccuracy,noise-freeoperation,freefrommagneticinterference.Duetoitssmallsize,fastrespon

8、seandself-locking,theTRUM40annulartravelingwaveultrasonicmotor,which