基于CPLD的TRUM相电压平衡控制的研究.pdf

驱?控制
為特也扣机2016年第4卷第2期
基于CPLD的TRUM相电压平衡控制的研究
孙旭2,荆锴,李国庆,董观
(1.河北工业大学,天津300130;2.河北科技大学,石家庄050018
摘要:针对行波型旋转超声电机两相参数不对称带来的两相电压不平衡的现象进行了深人研究。在H桥式
电路驱动下,以电机输入C电路为研究模型,理论分析了输入方波电压占空比与谐振输出电压间的关系,并设计
了以CPLD为核心的控制逻辑,实现了对行波型旋转超声电机的驱动电压平衡控制。最后通过对比实验,对两相电
压对电机转速转矩的影响进行了验证。
关键词:行波型旋转超声电机;两相电压;LC电路;占空比;CPLD
中图分类号:TM359.9文献标志码:A文章编号:1004-7018(2016)02-0080-04
Research for the Phase Voltage Balance Control of TRUM Based on CPLD
SUN He-xu", J/NG Kai, L/ Guo-ging DONG Yan
(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;
2. Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China
Abstract: The imbalance of the two phase voltage of travelling-wave type rotary ultrasonic motors was studied which
is caused by the asymmetry of the two phases. A theoretical analysis of the phase voltage was done by the LC circuit model
to deduce the relationship of the duty cycle of the square wave input voltage and the resonant output voltage, which was un
der the driving of H-bridge circuit. A control-logic was also designed in CPLD to implement the balance of the two phase
voltage. The contrast experiments were completed to testify the effects of the two phase voltage on the speed and torque of
Key words travellin -wave type rotary ultrasonic motors(TRUM); two phase voltage; L circuit; duty cycle; CPLD
0引言
信号时很难满足其动态性能,因此并不能获得良好
的调节效果。另外,上述方法均增加了驱动器的硬
行波型旋转超声波电动机(以下简称TRUM)不件结构,不利于电机控制器的小型化设计。
同于传统电磁电机,它通过压电陶瓷激发定子弹性
本文基于H桥式驱动电路,研究输出方波信号
孙鹤旭,等
体的高频微幅振动,依靠摩擦来驱动转子。这一与电机输入电压间的响应关系,给出两相参数不对
类电机具有低噪声运行、转矩密度大、瞬态响应快、称的情况下,平衡两相相电压方波信号的计算方法,
无电磁干扰、位置分辨率高等特点,在高端精密运动并采用CPID实现TRUM两相电压平衡的开环控
等!控制中应用前景广阔。TRUM的运行是由两相互.制,以简化控制结构。最后通过实验对电压输出和
:差90°的高频正弦电压驱动的,其驱动电压信号通电机性能进行验证。
5:常由推挽式或H桥式驱动电路输出脉宽的方波经
的:升压及C谐振得到3-“。然而,受TRUM两相压电1H桥驱动电路
陶瓷材料选取、制造工艺存在差异以及LC谐振电
TRUM的H桥驱动电路如图1所示,两相分别
相路参数的偏差的影响,两相输人电压往往无法达到
店?平衡,从而导致电机转速和转矩波动大,影响运行效
电
平;率,严重时还可能损坏电机。文献[5]提出以 Boost
衡
控:升压电路作为两相驱动的供电电源,以调节两相电
翻压;文献[6]提出电压闭环的控制方式,动态调整
PWM4
的研究
RUM的两相电压。但闭环的控制方式应用于高频
M5?M7
PWM:
PWM7
收稿日期:2015-07-20
基金项目:河北省自然科学基金项目(E2013202108);河北省重
大科技成果转化项目(130417097);河北省研究生创新资助项目
PWM6 PWM8
80:(2015)
图1 TRUM H桥驱动电路