[發明專利]自校正式超聲波電機步進控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811540970.5
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109474202B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 徐志科;冷靜雯;金龍;劉藝;董曉霄
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14;H02N2/10
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 吳海燕

1.一種自校正式超聲波電機步進控制系統，其特征在于，包括上位機、通訊模塊、控制模塊、驅動模塊、自校正式超聲波電機和反饋模塊；

上位機用于發出指令，并通過通訊模塊發送至控制模塊；控制模塊接收指令后，通過驅動模塊調節施加在電機上的電壓；

向電機施加驅動電壓，電機轉動，電機電流由反饋模塊采集并反饋至控制模塊；

電機彈性葉片卡入定位槽，電機停止轉動，電流產生波動，反饋至控制模塊，將施加在電機上電壓降為零；

間隔上位機設定的定位時長后，控制模塊重新向電機施加驅動電壓，彈性葉片沖出定位槽，電機開始穩定運轉至下一個定位槽；

所述自校正式超聲波電機為徑向振動的駐波型超聲波電機；電機定子包括壓電陶瓷環、金屬環與彈性葉片，金屬環在壓電陶瓷環外側，彈性葉片均勻焊接在金屬環外；電機轉子為圓筒形，內部沿圓周方向開有若干定位槽，定位槽寬度、深度及形狀相同。

2.根據權利要求1所述的自校正式超聲波電機步進控制系統，其特征在于，所述控制模塊為DSP控制器，使用模塊包括SCI模塊、PWM模塊與模數轉換模塊；SCI模塊為串口通信接口模塊，用以接收上位機信號；PWM模塊通過調節PWM波占空比來調節施加在電機上的電壓；模數轉換模塊接收來自反饋模塊的信號。

3.根據權利要求1所述的自校正式超聲波電機步進控制系統，其特征在于，所述通訊模塊包括RS232接口與電平轉換芯片；RS232接收上位機信號，經過電平轉換芯片發送至控制模塊。

4.根據權利要求1所述的自校正式超聲波電機步進控制系統，其特征在于，所述驅動模塊為推挽型開關驅動電路，將直流信號逆變為交流信號，并將低壓信號升壓為能夠驅動電機的高壓信號。

5.根據權利要求1所述的自校正式超聲波電機步進控制系統，其特征在于，所述反饋模塊為采樣電路，進行電流采樣，得到電壓值反饋至控制模塊。

6.一種自校正式超聲波電機步進控制方法，其特征在于，包括步驟：

(1)上位機發出指令，通過RS232接口，經過電平轉換芯片給DSP控制器開始信號，設定自校正式超聲波電機定位時長；

所述自校正式超聲波電機為徑向振動的駐波型超聲波電機；電機定子包括壓電陶瓷環、金屬環與彈性葉片，金屬環在壓電陶瓷環外側，彈性葉片均勻焊接在金屬環外；電機轉子為圓筒形，內部沿圓周方向開有若干定位槽，定位槽寬度、深度及形狀相同；

(2)DSP控制器的SCI模塊接收上位機指令，PWM模塊輸出PWM波，通過推挽開關驅動電路向自校正式超聲波電機施加驅動電壓，驅動電機轉動；

(3)當彈性葉片卡入定位槽，電機停止轉動，電流發生波動，采樣電路得到波動信號，反饋至模數轉換模塊；

(4)DSP控制器接收反饋信號，調節PWM模塊占空比，將施加電壓降為零，確保電機完成步進運動；

(5)間隔上位機設定的定位時長后，重新向電機施加驅動電壓，彈性葉片沖出定位槽，電機開始穩定運轉至下一個定位槽。