[發明專利]一種共軸并聯式超聲波電機驅動控制系統

在審

• 申請號: 202011552703.7
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112671260A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 金龍;冷靜雯;徐志科;韋星;張淼
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

1.一種共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，包括上位機、通訊模塊、控制模塊、驅動模塊和反饋模塊；

所述上位機發送電機啟停、速度大小等命令信息；

所述通信模塊包括RS485通信接口和轉換芯片，通過RS485通信接口將上位機命令信息傳遞至轉換芯片，轉換芯片輸出信號至控制模塊；

所述控制模塊基于DSP最小系統，所述控制模塊包括微處理器、HRPWM模塊、SCI模塊和eQEP模塊，所述SCI模塊接收上位機信號后，微處理器進行處理并輸出PWM信號至驅動模塊；

所述驅動模塊包括兩個推挽逆變電路，所述推挽逆變電路驅動共軸并聯式超聲波電機中的單個定子和單個轉子轉動；

所述反饋模塊包括編碼器，編碼器與共軸并聯式超聲波電機相連，通過編碼器反饋信號至控制模塊的eQEP模塊。

2.根據權利要求1所述的共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，所述共軸并聯式超聲波電機包含兩個定子(1)和兩個轉子(2)，兩個定子(1)分別安裝在底座(3)與端蓋(4)處，兩個轉子(2)通過墊片(5)固定在同一轉軸(6)上，定子(9)外側粘有摩擦材料(7)，定子(1)內測粘有壓電陶瓷(8)，轉軸(6)兩端輸出，轉軸(6)一端帶動負載，轉軸(6)另一端與傳感器相連。

3.根據權利要求1所述的共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，所述控制模塊使用HRPWM模塊輸出PWM波，通過改變PWM波的頻率改變電機轉速；SCI模塊用于接收上位機命令信號控制芯片；eQEP模塊接收來自編碼器的反饋信息微處理器，微處理器根據反饋信號調整輸出波的頻率，使得電機穩定運行在某一速度。

4.根據權利要求1所述的共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，所述驅動模塊包括四路推挽逆變電路，分別驅動兩個定子，根據定子本身不同的驅動特性確定驅動控制頻率。

5.根據權利要求1所述的共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，所述共軸并聯式超聲波電機轉軸兩端輸出，共軸并聯式超聲波電機一端與增量式編碼器相連，可直接輸出信號至控制系統的eQEP模塊，共軸并聯式超聲波電機另一端可與絕對式編碼器相連，用于測量電機實際位置信息。

6.根據權利要求1-5任一項所述的共軸并聯式超聲波電機控制系統，其特征在于，所述的共軸并聯式超聲波電機的控制方法具體包括以下步驟：

(1)上位機發送命令，確定電機控制目標至通訊模塊，通訊模塊轉換信號至控制模塊中；

(2)控制模塊接收信號，輸出相應頻率、相位的PWM波至驅動模塊；

(3)驅動模塊接收信號后，四路推挽逆變電路將PWM波升壓逆變至相應定子，定子上壓電陶瓷產生振動，驅動轉子轉動；

(4)電機底部和端蓋處伸出軸承，編碼器連接至軸承上，測量電機運動信息傳遞至控制模塊接，控制模塊接接收信號確定電機當前運行狀態，調節驅動兩個定子的PWM波，使得電機運行在預設的控制目標上。