超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術的研究現狀和發展趨勢,以我國研究技術相對比較成熟并有產業化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩態性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現等方面展開研究。本論具體的研究內容為： 在分析超聲波電機研究歷史和現狀的基礎上,結合國內外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術的發展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅動控制技術的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結構,并從該電機的主要理論基礎--壓電原理、行波合成、接觸模型出發,分析了行波超聲波電機定子質點的運動方程.并結合定轉子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結構,可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎。 對電機的瞬態、穩態特性進行的測試,可以分析驅動頻率、電壓以及相位差等調節量對電機輸出的影響。在此基礎上進一步對行波超聲波電機的調節方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應結論。 通過對實驗數據的總結和歸納,利用系統辨識中的非參數方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內,辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數進行二維或三維擬合,可以得到一個關于行波超聲波電機傳遞函數的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優化控制參數,控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規PI恒轉速控制的控制參數整定及修正方法進行了研究；利用神經元的在線自學習能力,研究和設計單神經元PID-PI轉速控制器,提高控制系統對電機非線性和時變性的適應能力；為了消除在伺服控制中,單一調節量(驅動頻率)情況下,低轉速的跳躍問題,研究和討論了多調節量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證；在位置控制中,利用轉速控制研究的結果,研究和設計了位置--速度雙環(串級)控制器,實現了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統的改進和簡化,設計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應用于針對核磁成像設備而設計的行波超聲波電機隨動控制系統中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
標簽：
行波
電機伺服
控制
上傳時間：
2013-07-13
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RS-232-C 是PC 機常用的串行接口,由于信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。本產品(轉接器),可以實現任意電平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的無源電平轉接, 使用非常方便可靠。
什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特點？傳輸電纜長度如何考慮？答： 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同 的設備可以方便地連接起來進行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。(1) 接口的信號內容實際上RS-232-C 的25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線。(2) 接口的電氣特性 在RS-232-C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識別低至+3V 的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號 作為邏輯“1”(3) 接口的物理結構 RS-232-C 接口連接器一般使用型號為DB-25 的25 芯插頭座,通常插頭在DCE 端,插座在DTE端. 一些設備與PC 機連接的RS-232-C 接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用DB-9 的9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4) 傳輸電纜長度由RS-232C 標準規定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50 英尺，美國DEC 公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1 號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2 號電纜為不帶屏蔽的電纜。
2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特點？答： 由于RS-232-C 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能 用在50 米左右。針對RS-232-C 的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485 就是其中之一，它具有以下特點：1. RS-485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V 表示。接口信號電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。2. RS-485 的數據最高傳輸速率為10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。4. RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為4000 英尺，實際上可達 3000 米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1 個收發器， 即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128 個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便地建立起設備網絡。因RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485 接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用DB-9 的9 芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485 采用DB-9（針）。3. 采用RS485 接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？答： 在使用RS485 接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個 長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89 附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S 以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV 時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S 時，采用24AWG 電纜，由圖可知最 大電纜長度是200m，若采用19AWG 電纜（線徑為0。91mm）則電纜長 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。
標簽：
232
RS
串行接口
電平
上傳時間：
2013-10-11
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