超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)幾點(diǎn)探討

江忠行

（通號(hào)萬全信號(hào)設(shè)備有限公司 溫嶺 317500）

超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)幾點(diǎn)探討

江忠行

（通號(hào)萬全信號(hào)設(shè)備有限公司 溫嶺 317500）

超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種新概念的微特電機(jī)控制系統(tǒng)。就目前來說，我國(guó)對(duì)于超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)都展開了研究，并且獲得了一些成果。然而，由于我國(guó)專注于對(duì)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)的理論研究，而忽視了超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用研究，這就制約了超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展。本文通過對(duì)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的分析，進(jìn)一步探討加強(qiáng)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的作用與益處。

超聲電機(jī)；驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)

我國(guó)對(duì)于超聲電機(jī)的研究已經(jīng)取得了初步的成果，面對(duì)不同的環(huán)境所需要的不同性能要求，展開具有針對(duì)性的研究，研究出能夠供應(yīng)需求的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是目前超聲電機(jī)的重點(diǎn)研究方向。只有結(jié)合實(shí)際超聲電機(jī)的使用需求，才能將超聲電機(jī)真正運(yùn)用到實(shí)際中去，能夠在實(shí)際應(yīng)用中取得最大的成效。

1 我國(guó)對(duì)于超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

1.1 超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要性

對(duì)于超聲電機(jī)來說，如果沒有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的支持是不能正常運(yùn)行的，所以，超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)其有巨大的意義。只有加強(qiáng)對(duì)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究和發(fā)展，才能進(jìn)一步保障超聲電機(jī)的發(fā)展。

1.2 超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的工作原理

超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的工作原理主要有兩個(gè)方面[1]：①超聲電機(jī)的工作空間是超聲頻域，只有在驅(qū)動(dòng)器輸出的頻率范圍在20～100kHz時(shí)，同時(shí)還要求超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)足符合要求的正弦交流驅(qū)動(dòng)電壓，并且電壓的峰值可控范圍需要在幾十伏電壓至上千伏電壓之間才能運(yùn)作。②由于傳統(tǒng)電機(jī)的壓電材料主要具有阻性或感性的特性，而超聲電機(jī)的壓電材料具有容性負(fù)載的特性，所以為了提高能量的轉(zhuǎn)換率，促使超聲電機(jī)可以正常工作，就必須在超聲電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)計(jì)一個(gè)匹配電路，能夠使超聲電機(jī)正常工作。

1.3 超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

我國(guó)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)主要有兩種方式：①推挽式驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；②H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。相對(duì)于后者來說，前者的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，同時(shí)運(yùn)用范圍也比較廣泛。但推挽式驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)也有一些缺陷，比如變壓器工作不穩(wěn)定，電壓幅度值不穩(wěn)定等問題。而相對(duì)的，雖然H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是在變壓器工作和電壓幅度值方面卻具有明顯的優(yōu)勢(shì)。除此之外，H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)在電路效率方面要明顯高于推挽式電路設(shè)計(jì)，當(dāng)超聲電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷上升，H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的電路效率會(huì)隨之高過推挽式電路設(shè)計(jì)。但是由于H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，所以所用的成本也較高。因此，在實(shí)際生活當(dāng)中，如果使用場(chǎng)合對(duì)超聲電機(jī)性能要求不高，可以采用成本較低的推挽式電路設(shè)計(jì)，如果對(duì)超聲電機(jī)性能要求高，就考慮采用H橋電路設(shè)計(jì)。根據(jù)不同的情況，采用不同的超聲電機(jī)，以此來達(dá)到最好效果的同時(shí)，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，形成最大利益化。

2 我國(guó)對(duì)于超聲電機(jī)的控制系統(tǒng)研究

2.1 超聲電機(jī)的非線性控制表現(xiàn)

從超聲電機(jī)的控制系統(tǒng)來看，它的非線性控制表現(xiàn)主要有三個(gè)方面：①根據(jù)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)，如電壓幅值，電壓頻率等參數(shù)情況所存在的差異性進(jìn)行相應(yīng)的控制。②在超聲電機(jī)具有相同且固定的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的情況之下，超聲電機(jī)主要是根據(jù)電機(jī)能量損耗之后導(dǎo)致溫度上升，超聲電機(jī)的壓電材料與轉(zhuǎn)子摩擦從而導(dǎo)致超聲電機(jī)能量轉(zhuǎn)換變化。③超聲電機(jī)實(shí)際的電壓與驅(qū)動(dòng)電路可控的變量之間的非線性表現(xiàn)控制。我國(guó)只有具有針對(duì)性的對(duì)超聲電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，才能更好的實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 超聲電機(jī)的DSP驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

超聲電機(jī)的DSP驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是較為普遍的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[2]。DSP驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是根據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)對(duì)其進(jìn)行控制，如果有改變的話，只需要對(duì)DSP中的相對(duì)于的數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，就可以對(duì)超聲電機(jī)進(jìn)行控制。

2.3 超聲電機(jī)的PID驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

普通的超聲電機(jī)的PID驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)就是在確定了合理參數(shù)之后，來對(duì)超聲電機(jī)進(jìn)行控制。PID超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方式結(jié)構(gòu)相較于DSP驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)于要求較低，需要低成本工作的超聲電機(jī)應(yīng)用較多[3]。但是，PID超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有一定的缺點(diǎn)，就是不能很好的對(duì)超聲電機(jī)的非線性和時(shí)變特性做出應(yīng)對(duì)，導(dǎo)致超聲電機(jī)工作的整體性能不高，并且在工作時(shí)間長(zhǎng)了之后，控制性能還會(huì)明顯變差。但如果對(duì)于要求不高的使用情況時(shí)，運(yùn)用PID超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還是比較普遍的。所以，對(duì)于超聲電機(jī)的使用，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際對(duì)超聲電機(jī)的使用需求來確定使用方向。具有針對(duì)性的使用會(huì)使超聲電機(jī)的使用效果更佳，在達(dá)到需求的情況下減少開支，才是達(dá)到最高利益的方法。

2.4 超聲電機(jī)的自適控制

在超聲電機(jī)的自適控制中，最常見的一種控制方式是極點(diǎn)配置自校正方式[4]。這種方式一般在計(jì)算量不大的情況下使用，主要就是對(duì)超聲電機(jī)進(jìn)行整體的調(diào)整和控制參數(shù)的計(jì)算。而就我國(guó)目前對(duì)于超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)來說，最終的目標(biāo)就是能夠通過更簡(jiǎn)單的方式來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)還能降低成本的方式。只有我國(guó)加快對(duì)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的步伐，才能使超聲電機(jī)更好的為社會(huì)服務(wù)，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步。

3 結(jié)束語

在科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)的今天，我國(guó)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究也在不斷的進(jìn)步。面對(duì)不同的實(shí)際情況，所使用的超聲電機(jī)也應(yīng)有不同的特性。這樣才能達(dá)到技術(shù)與成本雙贏的目的。這樣，超聲電機(jī)才能更好的為社會(huì)所用，解決問題，促進(jìn)社會(huì)更好更快發(fā)展。

[1]梁大志，時(shí)運(yùn)來，朱華，趙淳生.超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)的新進(jìn)展[J].振動(dòng)·測(cè)試與診斷，2012，06：990～993+1039.

[2]呂存璞，葉明，姚志遠(yuǎn).基于NiosⅡ的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014，02：88～90+94.

[3]劉富品，樊棟，張小亞.基于超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電位器壽命試驗(yàn)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2014，13：8～11.

[4]雷向紅，曾勁松，李偉.基于阻抗角特性的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制研究[J].微電機(jī)，2011，03：71～74.

TM359.9

A

1004-7344（2016）17-0188-01

2016-5-22

江忠行（1985-），男，浙江溫嶺人，大專。