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基于DDS技术的超声波电机驱动技术研究

作　者: 荣兴汉
导　师: 孙容磊
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 超声波电机直接数字频率合成技术(DDS) 驱动与控制 AD9854 PA85
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

超声波电机(USM)具有调频、调相、调幅三种驱动控制方式,驱动电路的设计很大程度上决定了电机的性能,国内目前现有的驱动系统大多控制方式单一且精度较低,达不到精确控制的要求,因此设计精度高、响应迅速、定位准确的超声波电机驱动系统,具有重要的现实意义。本文分析了当前国内外相关超声波电机驱动技术,针对驱动系统的设计要求,研究开发了基于直接数字频率合成(DDS)技术的超声波电机驱动系统。在分析研究DDS工作原理和基本结构的基础上,介绍了超声波电机驱动系统方案设计过程,完成了超声波电机驱动系统硬件设计。系统以单片机AT89LS52为控制器,两片AD9854产生两路相位、幅度、频率均连续可调的正余弦信号,采用MAX274设计八阶巴特沃斯带通滤波器去除信号噪声,两级放大电路实现800倍电压放大,其中第二级以高压运算放大器PA85为核心,实现功率放大,光电编码器作为反馈装置实现系统闭环控制。在完成电路原理设计的基础之上,完成了印刷电路设计以及电路板调试工作。采用KEIL C编程语言完成了系统软件设计,实现了调频、调幅、调相、键控频移、二进制键控相移等多种信号调制方式,可以分别采用调频、调幅、调相方式对电机进行精确调速。系统调试与分析的结果表明,本文开发的系统满足课题设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 超声波电机概述  8
  1.2 超声波电机驱动技术现状  8-11
  1.3 驱动电路的设计要求  11-12
  1.4 论文结构与主要研究内容.  12-13
2 驱动系统总体方案设计  13-26
  2.1 系统总体方案简介  13-14
  2.2 DDS 技术工作原理及方案选择  14-17
  2.3 滤波电路方案选择  17-22
  2.4 放大电路方案选择  22-25
  2.5 本章小结  25-26
3 硬件电路设计与实现  26-41
  3.1 DDS 波形产生电路设计  26-32
  3.2 带通滤波电路设计  32-35
  3.3 功率放大电路设计  35-37
  3.4 系统电源电路设计  37-39
  3.5 PCB 设计需要注意的问题  39-40
  3.6 本章小结  40-41
4 软件设计与系统调试  41-50
  4.1 系统软件基本结构  41
  4.2 波形产生软件设计  41-46
  4.3 系统调试  46-49
  4.4 本章小结  49-50
5 全文总结与展望  50-52
  5.1 全文总结  50
  5.2 进一步的工作构思  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录一驱动电路板实物图  56-57
附录二光电编码器反馈电路原理图  57

基于DDS技术的超声波电机驱动技术研究

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