【摘 要】
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超声电机是利用压电材料的逆压电效应进行工作,相对传统电磁电机具有结构简单、定位精度高、噪声污染小、转速低、转矩大、断电自锁和无电磁干扰等优点,适用于仪器仪表、精密定位和航空航天等领域。本文针对现有的超声电机驱动电源存在的不足:速度慢、扩展性不好、驱动板可靠性差、控制不稳定等进行改进,设计了一种基于FPGA的超声电机驱动电源。超声电机驱动电源由控制模块、驱动模块和匹配模块组成,对这三个模块分别进行了
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超声电机是利用压电材料的逆压电效应进行工作,相对传统电磁电机具有结构简单、定位精度高、噪声污染小、转速低、转矩大、断电自锁和无电磁干扰等优点,适用于仪器仪表、精密定位和航空航天等领域。本文针对现有的超声电机驱动电源存在的不足:速度慢、扩展性不好、驱动板可靠性差、控制不稳定等进行改进,设计了一种基于FPGA的超声电机驱动电源。超声电机驱动电源由控制模块、驱动模块和匹配模块组成,对这三个模块分别进行了研究。驱动模块针对逆变电路容易过流损坏的特点添加了PWM波相序错误保护和过流保护,改善了驱动电路的可靠性;根据超声电机的阻抗特性以及工作频带较宽的特点提出了复合动态支路模型,相对传统的单动态支路模型更接近实际特性,并设计了阻抗匹配参数,效果良好;控制器采用基于FPGA的SOPC系统,建立了Nios II软核及相应的外设模块,用Verilog HDL语言设计了PWM波模块、I2C通信模块和编码器测速模块。控制模块与上位机Lab VIEW软件通过串口通信来实现电机的监控。最后搭建了平台并进行了调试,控制器的输出波形和电桥驱动信号波形符合要求,两个保护电路能在相应事件发生时及时地生成保护信号,实现了在开环状态下和闭环状态下对电机输出转速的稳定控制。
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