超声电机是基于压电陶瓷逆压电效应原理驱动的电机,它有很多优点,主要包括以下几个方面:低速下具有大转矩,响应速度快,无电磁干扰,断电自锁,体积小,重量轻等特点,因此非常适用于捕获机构,提高现有捕获机构的容错度,减小捕获机构本身的体积和质量,具有较高的可靠性。自制的超声电机是一个行波纵弯复合型大功率旋转超声电机,由四个振子来驱动。本文研究内容是为自制的超声电机设计驱动与控制系统,主要包括驱动电源与控制系统两部分。其中驱动电源以直接数字频率合成技术为基础,通过FPGA输出八路PWM信号,再经光耦隔离,两个全桥逆变电路和匹配电路,输出两路可精密调节幅值、频率和相位差的近正弦波驱动电压。控制部分主要用光电码盘采集电机速度信息,然后将采集信号传输给DSP,通过DSP计算出相应的控制字,并将控制字传输给FPGA,组成一个闭环系统,实现对电机的速度的跟踪。本文设计的硬件是DSP+FPGA+功放板的模式。其中控制器以TI公司生产的DSP芯片TMS320F28335为核心,FPGA开发板采用的是Cyclone IV系列芯片EP4CE6E22C8的开发板,功放板为自己设计,包括双全桥逆变电路与辅助电路。软件方面主要利用LabVIEW编写的控制界面给FPGA传输控制字,满足控制驱动电源的要求。本文从超声电机驱动原理出发,介绍驱动电源信号源的原理与功能,并通过逻辑仿真与板间实验,验证信号源的性能。同时根据超声电机功率要求设计了驱动电源的功放电路,完成驱动电源的整体设计,并通过测试来验证电源的性能。在完成电源设计后,设计了电机的控制系统,通过固定参数PID算法对电机速度进行控制。