圆柱—球体三自由度超声电机驱动器研究

论文摘要

圆柱-球体三自由度超声电机是一种近些年发展起来的新型多自由度超声电机。多自由度超声电机以其特殊的运动方式,在机器人和仿生学等方面具有广阔的应用前景。本文主要对圆柱-球体三自由度超声电机驱动电路一些关键技术进行了研究,本文的主要的研究内容和成果综述如下:1.综述了国内外多自由度超声电机及驱动控制技术的发展概况,并详细阐述了圆柱-球体三自由度超声电机的驱动机理;2.详细介绍了超声电机功率驱动电路的各种形式和特点,并详细介绍了超声电机用变压器的制作方法;3.并制作了一台基于DSP（TMS320LF2407A）的圆柱-球体三自由度超声电机驱动电源,该驱动器可以通过软件调节PWM信号的频率、占空比和相位,工作稳定;4.电路方面,为了实现远距离快速、准确的数据传输,采用了USB2.0接口。本文概述了USB通讯协议,详细地介绍了系统USB控制的软、硬件设计;5. Visual C++软件开发了系统的应用程序:通过USB通讯,设置信号的频率和占空比等一些参数,控制电机的运动状态;在驱动界面上显示电机的位置、速度状态和电机的运动方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 超声电机概况
• 1.2 多自由度电机的研究现状
• 1.3 多自由度超声电机的驱动器与控制策略研究现状
• 1.3.1 多自由度超声电机的驱动器
• 1.3.2 圆柱-球体三自由度超声电机的控制策略研究现状
• 1.4 本研究的意义、目标和主要内容
• 第二章 电机的基本构造与驱动端面的运动分析
• 2.1 三自由度超声电机的特点与驱动原理
• 2.2 电机驱动端面分析
• 2.2.1 基本假设和基本关系
• 2.2.2 定子作单一模态振动时的运动分析
• 2.2.3 两相模态振动合成时的运动轨迹的分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 驱动控制系统电路设计及分析
• 3.1 驱动控制系统的组成
• 3.2 TMS320LF2407A 介绍
• 3.3 前级驱动系统
• 3.3.1 驱动信号的产生
• 3.3.2 驱动电路
• 3.4 功率驱动电路
• 3.4.1 功率器件的选择
• 3.4.2 功率放大电路的设计
• 3.5 小功率变压器的设计
• 3.5.1 磁芯的选择
• 3.5.2 AP 法设计变压器
• 3.6 电机转速编码电路
• 3.7 DSP 辅助电路
• 3.7.1 JTAG 测试接口电路
• 3.7.2 供电电路
• 3.7.3 时钟电路
• 3.8 存储器扩展电路
• 3.9 控制电压转换电路
• 3.10 小结
• 第四章 USB 协议概述
• 4.1 USB 的优点
• 4.2 USB 系统的分层结构
• 4.3 USB 数据通讯结构
• 4.3.1 传输
• 4.3.2 事务
• 4.3.3 包和域
• 4.4 USB 的控制传输与中断传输
• 4.4.1 中断传输
• 4.4.2 控制传输
• 4.4.3 同步传输
• 4.4.4 批传输
• 4.5 USB 软件编程基础
• 4.5.1 标准USB 设备请求命令
• 4.5.2 标准USB 描述符
• 4.6 小结
• 第五章 PC 机与DSP 通讯电路设计
• 5.1 USB 接口芯片选择
• 5.2 ISP1581 特性及其功能
• 5.3 ISP-1581 的引脚介绍
• 5.4 ISP-1581 相关寄存器简介
• 5.5 USB 与 DSP 的通讯电路设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 系统软件设计及调试
• 6.1 软件开发概述
• 6.2 DSP 底层程序开发
• 6.2.1 PWM（脉宽调制电路）
• 6.2.2 编码器
• 6.2.3 USB 控制器的固件编程
• 6.3 应用程序设计
• 6.3.1 界面编程
• 6.3.2 USB 应用程序设计
• 6.4 实验结果
• 第七章 总结和展望
• 7.1 本文的主要贡献
• 7.2 进一步研究的课题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录