[發(fā)明專利]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210222454.4
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102722136A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙希梅;孫顯峰;王麗梅;孫宜標(biāo);姜明明
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/18
• 分類號(hào): G05B19/18;H02N2/14
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置，該裝置包括超聲波電機(jī)電路、共振槽主電路、壓控振蕩器VCO、控制及驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于：所述的共振槽主電路中包含電流源并聯(lián)共振驅(qū)動(dòng)電路，所述的電流源并聯(lián)共振驅(qū)動(dòng)電路包含兩個(gè)有能量反饋功能的電流源并聯(lián)共振反流器；

其中，超聲波電機(jī)電路：是用于控制XY工作平臺(tái)中X、Y雙軸的運(yùn)動(dòng)位置的電路；

共振槽主電路：包含兩個(gè)電流源并聯(lián)共振反流器，是通過開關(guān)的開啟與關(guān)閉控制超聲波電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；

壓控振蕩器VCO：是用于將數(shù)字信號(hào)處理器DSP輸出的電壓方波信號(hào)變成可切換頻率的電壓信號(hào)的裝置，并將上述可切換頻率的電壓信號(hào)發(fā)送至控制及驅(qū)動(dòng)電路；

控制及驅(qū)動(dòng)電路：是用于輸出具有相位差的電壓方波信號(hào)，控制共振槽主電路內(nèi)開關(guān)的開啟與關(guān)閉的裝置；

數(shù)字信號(hào)處理器：在數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部設(shè)置有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，并輸出電壓方波信號(hào)至控制及驅(qū)動(dòng)電路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置，其特征在于：所述的電流源并聯(lián)共振驅(qū)動(dòng)電路，第一電流源并聯(lián)共振反流器和第二電流源并聯(lián)共振反流器并聯(lián)形成第一并聯(lián)電路，所述的濾波電容與電源并聯(lián)形成第二并聯(lián)電路，上述的第一并聯(lián)電路與第二并聯(lián)電路并聯(lián)；所述的第一電流源并聯(lián)共振反流器的電壓輸出端連接超聲波電機(jī)的第一電壓輸入端，第二電流源并聯(lián)共振反流器的電壓輸出端連接超聲波電機(jī)的第二電壓輸入端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置，其特征在于：所述的電流源并聯(lián)共振反流器，包括一個(gè)大扼流電感、第一開關(guān)、第二開關(guān)、一個(gè)RLC并聯(lián)共振槽，還包括一個(gè)濾波電感、一個(gè)橋式整流電路和一個(gè)高頻變壓器，并且所述的高頻變壓器的二次側(cè)電感即為所述RLC并聯(lián)共振槽內(nèi)電感，所述的第二開關(guān)與RLC并聯(lián)共振槽串聯(lián)形成第一串聯(lián)電路，上述第一串聯(lián)電路與第一開關(guān)并聯(lián)形成第三并聯(lián)電路，上述第三并聯(lián)電路與大扼流電感串聯(lián)形成第二串聯(lián)電路；所述的濾波電感與橋式整流電路串聯(lián)形成第三串聯(lián)電路；所述的第二串聯(lián)電路與第三串聯(lián)電路并聯(lián)；所述的高頻變壓器的一次側(cè)電感為所述RLC并聯(lián)共振槽內(nèi)電感，高頻變壓器的一次側(cè)電感的一端連接橋式整流電路的第一輸入端、高頻變壓器的一次側(cè)電感的另一端連接橋式整流電路的第二輸入端。

4.采用權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：采用超聲波電機(jī)電路中的位置傳感器對(duì)XY平臺(tái)超聲波電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)軸速度進(jìn)行采樣定位；

步驟2：將上述采集信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)處理器DSP中，將實(shí)際轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)軸速度與事先設(shè)定參考值進(jìn)行對(duì)比，判斷誤差大小；

步驟3：若轉(zhuǎn)子位置誤差超過1-3μm范圍內(nèi)的設(shè)定值或轉(zhuǎn)軸速度誤差超過1-3μm/s范圍內(nèi)的設(shè)定值，或者轉(zhuǎn)子位置誤差和轉(zhuǎn)軸速度誤差同時(shí)超過其各自誤差范圍內(nèi)設(shè)定值，則執(zhí)行步驟4；若未超過，則執(zhí)行步驟5；

步驟4：調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器參數(shù)并輸出控制信號(hào)，控制信號(hào)通過壓控振蕩器VCO和控制及驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓正弦信號(hào)，驅(qū)動(dòng)XY平臺(tái)的X軸和Y軸的電機(jī)；

步驟5：超聲波電機(jī)XY平臺(tái)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲波電機(jī)XY工作平臺(tái)控制裝置的控制方法，其特征在于：步驟4中所述的調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器參數(shù)并輸出控制信號(hào)，控制信號(hào)通過壓控振蕩器VCO和控制及驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓正弦信號(hào)，包括以下步驟：

步驟4-1、計(jì)算誤差及誤差變化率；

步驟4-2、通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；

步驟4-3、調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)重及偏權(quán)值；

步驟4-4、控制信號(hào)經(jīng)過壓控振蕩器VCO輸出可變的切換頻率；

步驟4-5、通過驅(qū)動(dòng)電路將輸出轉(zhuǎn)換成兩項(xiàng)相差90度的電壓方波信號(hào)；

步驟4-6、超聲波電機(jī)電路中的反流器根據(jù)電壓方波信號(hào)產(chǎn)生電壓正弦信號(hào)。