超声波电机作为一种新型的直接驱动电机是20世纪80年代开始发展起来的,经过20多年的研究,由于超声波电机有运行无噪声、无电磁干扰、断电自锁等众多其它伺服电机不具有的优点,其在国防、军事、航空、自动控制等领域得到了成功的应用,充分展现了超声波电机良好的应用前景。 本论文针对单相驻波超声波电机,设计了一种基于自激振荡原理的无变压器式驱动电路,电路能够根据电机的谐振状态自动调整驱动信号频率,电机作为驱动电路的一部分,参与驱动信号的产生,有利于电机和驱动电路的一体化和小型化。 针对环形行波超声波电机的特性漂移问题,设计了一种基于锁相环芯片的频率跟踪控制电路。从超声波电机的阻抗特性着手,将超声波电机-相电压和该相电流的相位差作为直接反馈控制量,通过调整电机驱动信号频率完成对电机的恒相位差控制,实现对电机的稳速功能,并补偿温升给电机运行带来的影响。 为了适应超声波电机实际应用的需求,本文设计了基于DSP的超声波电机小型控制器,控制器电路由控制和驱动两部分组成。整个控制系统由上位机、超声波电机驱动控制器、超声波电机三部分组成。根据不同的应用场合和目的,可选择开发相应的上位机控制界面和编写相应的下位机控制程序,论文中对超声波电机的定点定位控制、二维平台协调控制和随动控制作了相关的开发和研究。超声波电机驱动控制器以TI公司的新型微控制器TMS320F2810为核心,大大提高了控制系统的性能,减小了控制器的体积,有利于超声波电机控制系统的实用化。