多自由度超声电机驱动电路研究.pdf

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1、第18卷第12期电机与控制学报Vo1．18No．122014年12月ElectriCMachinesandControlDec．2014多自由度超声电机驱动电路研究朱华，吴文才，潘松，营磊(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016)摘要：针对多自由度超声电机应用于—Y工作平台相对复杂的逻辑电路控制要求，提出模拟式与数字式两种驱动电路解决方案，分别从信号输出原理、逻辑控制策略及并联谐振匹配方面对比研究了各自方案的特点，并在此基础上着重讨论了并联谐振匹配各参数对电路效率的影响。研究结果表明，一方面方波占空比D对抑制谐波分量，减少输

2、入电流起着关键作用；另一方面采用数字式驱动方案，电路逻辑控制简单，易于实现快速切换，方便控制电机在平台上做复杂轨迹运动，为多自由度超声电机的推广应用提供有价值的参考依据。关键词：超声电机；驱动电路；多自由度；X—Y平台；并联谐振中图分类号：TM356文献标志码：A文章编号：1007—449X(2014)12—0044—06StudyondrivingcircuitofmultidegreeoffreedomultrasonicmotorZHUHua，WUWen—cai，PANSong，JIANLei(StateKeyLaboratoryofMechanic

3、sandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：AsforthecomplexcontrolrequirementsoflogicalcircuitinMulti—Degree—Of-Freedom(M—DOF)UhrasonicMotor(USM)usedonX—YPlatform，twodrivingcircuits，theanaloganddigital，wereproposed．T

4、hecharacteristicsoftwodrivingmethods，consideringtheoryofsignaloutput，strategyoflogiccontrolandmatchingofparallelresonant，wereanalyzedrespectively．Andonthisbasis，itwasfocusedontheeffectsofvariousparameterstothecircuitefficiencyofparallelresonant．TheresultsshowthatthedutyratioDofthe

5、squarewavesuppressedtheharmoniccomponentsandplayedakeyroleindecreasingtheinputcurrent．Withadigitaldrivingscheme，logiccircuitforUltrasonicMotor’Scontrollingissire—pie，easytoimplementfastswitchingandfacilitatesthemotordocomplextrajectoryonX·Yplatform，providingbenefitreferenceforthep

6、opularizationandapplicationofM—DOFUSM．Keywords：ultrasonicmotors；drivingcircuit；multidegreeoffreedom；X—Yplatform；parallelresonant；收稿日期：2013—1l一02基金项目：南京航空航天大学基本科研业务费专项科研项目(NS2010034)；南京航空航天大学科研基地创新创优基金(NJ20120002)；航空科学基金(201001l2oo5)；江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：朱华(1978一)，男，博士，副研究员，研究方向为压电

7、精密驱动元件与系统的样机开发、机理分析与优化设计、驱动与控制等；吴文才(1985一)，男，硕士研究生，研究方向为精密驱动技术；潘松(1978一)，男，博士后，讲师，研究方向为压电及超声电机驱动控制技术；菅磊(1986一)，男，硕士研究生，研究方向为超声电机的驱动及控制。通讯作者：吴文才第12期朱华等：多自由度超声电机驱动电路研究45机电学上相匹配的正余弦激励信号，设置逻辑电0引言路开关控制，隔离出电机沿轴方向的驱动信号与目前单自由度超声电机(ultrasonicmoors，沿y轴方向的驱动信号，使其两者独立可调节，互USM)在一维旋转及直线运动领域的应用日

8、趋成不干扰，否则各个驱动信号交叉连接容易造成短路，熟，与之配套的超