毕业设计(论文)开题报告及工作实施计划

XXX 大 学

毕业设计（论文）开题报告及工作实施计划

院 （系） 电气工程及自动化 专 业 电气工程及其自动化 年级 、 班级 07电41 姓 名 指 导 教 师 开题报告日期 2011年3月30日

徐州师范大学教务处印制

填 表 须 知

1、开题报告由学生本人领取后，在指导教师的指导下填写此表； 2、工作实施计划应由指导教师填写；

3、本表一式三份，一份交院（系）教务部门，一份由教研室保存，一份装订到毕业设计（论文）资料袋中。

一、毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 超声波电机的二自由度控制 研 究 方 向 电工技术与电气工程 课 题 来 源 国家 部委 省 市 厂矿 自选 √ 备注 理论 应用 工程 跨学科 究 其他 课 题 类 型 研究 研究 技术 研 √ 一、课题综述及研究意义 超声波电机有低速大转矩、运行无噪音、定位精度高等诸多优点，使其在非连续运动与精密控制等领域中的应用越来越广泛。随超声波电机应用领域的不断拓展，对其运行稳定性、速度跟踪精度、系统效率等一些指标提出了更高的要求。为了满足上述的性能要求，超声波电机运动控制技术的研究日益受到重视。但是，超声波电机具有较强的非线性，而且，至今还没有能够精确反映电机非线性特性的理想模型，因此设计制作高品质的驱动电源，对超声波电机的特性进行测试和控制成为迫切需要解决的问题。 本课题对超声波电机运动控制技术进行了研究。在分析超声波电机的运行机理及其对驱动控制要求的基础上，主要研究了行波超声波电机的速度控制特性，并分析了行波超声波电机常用的几种驱动控制方法。 为了实现高精度的行波型超声波电机速度控制，设计了一种针对超声波电机驱动控制要求的对称PWM控制信号发生器，并在此基础上设计了采用CPLD和DSP实现的超声波电机驱动控制硬件试验平台。使用该硬件平台，进行了行波型超声波电机转速闭环控制研究，设计了电压幅值、转速双闭环控制算法，实现了电压与频率两个可控变量的协调控制，提高了电机转速闭环控制的精度和稳定度。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线 理论分析：通过收集资料，了解超声波电机的运行原理及其控制驱动方法。并根据超声波电机运行原理的特点，设计出超声波电机的控制电路，实现超声波电机的二自由度控制。 分析验证：设计了基于行波型超声波电机二自由度控制算法，实现了电压和转速的双闭环控制，通过分析验证了所设计控制算法的合理性和正确性。

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三、主要参考文献 [1] 赵淳生.对发展我国超声电机技术的若干建议[J].微电机，2006，39（2）：64-67. [2]史敬灼，尤向阳．超声波电机等效电路模型参数辨识[J]．微特电机，2007，（12）：52-54 [3]邵贝贝，龚光华，薛涛，刘永毅等.Motorola DSP型16位单片机原理与实践[M].北京航空航天出版社.2003：5-30 [4]DSP56F801/803/805/807 16-bit Digital signal Processor User’s Manul.Rev.3.0[M].Texas:Motorola Inc,2003:86-102 [5]胡敏强．超声电动机的研究及其应用[J]．微特电机，2000，（5）：8-11． [6] 薛鹏.永磁同步伺服电动机二自由度控制[D].硕士学位论文.2006，03：26-30. [7] 1421郭庆鼎，刘爱民，孙艳娜.基于内模原理的直线永磁同步伺服电机H.控制，沈阳工业大学学报，2003，25(3):206一209 [8] 邹伯敏.自动控制理论[M].第3版.北京：机械工业出版社.2007，246-252. [9]赵先锋，文贵印.专用超声波电机驱动电路研究[D].硕士学位论文，2005,03：5-8. [10]赵先锋，文贵印，张志铭，施军丽.基于TMS320LF2407A的超声波电机驱动控制[J].微电机，2005，38（5）：35-38. [11]史敬灼.基于BOOST升压与LC谐振的超声波电机驱动电路[J].电气应用,2006，25(8)：48-50. [12]赵俊宝.推挽正激零电流转换DC/DC变换器的研究与实现[D].黑龙江：哈尔滨工业大学，2007，3-4. [13]王敏才，胡敏强，金龙.基于DSP的超声波电机转速控制特性的研究[D].南京：东南大学，2006，9-11. [14]张龙.基于DSP的行波型超声波电机驱动控制系统的研究[D].杭州：浙江大学，2004，1-5. [15]王华云.超声波电机驱动控制系统研究[D].武汉：华中科技大学，2005，1-9. [16]史敬灼，肖隽亚.超声波电动机串联匹配电感的研究[J].电气应用.2008，27(12):31-34. [17]史敬灼.调频调幅调相的超声波电动机控制电路[J].微特电机.2008，(1):46-49. [18]朱邦太，尹燕丽，陈海(4):34-36. - 1 -

.超声波电机调相调速控制系统[J].微特电机.2002， [19]Bal Gungor,Bekiroglu Erdal.A PWM technique for DSP controlled ultrasonic motor drive systerm[C].Electric Power Components and Systems,2005,33(1):21-38. [5]F.-J.Lin,R.-YDuan,R.-J.Wai and C.-M.Hong.LLCC resonant inverter for piezo-electric ultrasonic motor drive[C].Electric Power Applications,IEE Proceedings Volume 146,Issue 5,Sept.1999 Page(s):479-487. [21] 金龙，褚国伟，王心坚，翟晓军，顾菊萍，胡敏强.基于DSP的超声波电机控制系统[J].电工技术学报，2004，19（8）：93-97. [22] 贺红林，朱华，赵淳生.超声电机基于模糊-PI技术的位置控制[J].机械科学与技术.2006，25(5):603-607. [23]谭博，马瑞卿，杨永亮，王灿．基于DSP的行波型超声波电动机控制系统研究[J]．微电机．2007，40（9）：62-65． [24]王心坚，胡敏强，金龙，徐志科.行波超声波电机多调节量协调控制方法[J].中国电机工程学报.2009，29(6)：73-79． [25]贺冠华，史敬灼.超声波电机驱动控制的DSP软件实现[J].电机技术.2007，(2):24-27. [26]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社，2003：98-113 [27] 史敬灼，王海彦．驱动超声波电机的推挽式变换器工作过程分析[J].2009,36（1）：1-4. [28]姚春丽，史敬灼．基于CPLD的DSP多SPI端口通信设计[J]．单片机与嵌入式系统应用．2009，9（4）：25-28． [29]王海彦，史敬灼．基于CPLD的超声波电机H桥相移PWM控制[J]．电气自动化，2009，31（2）：48-50．

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二、毕业设计（论文）工作实施计划

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 理论分析： 本文分析了行波型超声波电机的运行机理，介绍了行波型超声波电机驱动和控制技术的发展，其中分析了控制系统中PWM信号的产生方法和性能，以及二自由度的控制方法。在分析行波型超声波电机驱动控制需求的基础上，设计了一种针对行波型超声波电机驱动控制的对称PWM控制信号发生器。该信号发生器可以实现独立的调频、调幅、调相。设计并实现了行波型超声波电机的二自由度控制系统，对DSP控制电路、CPLD电路、电压检测电路及DSP的通信电路等做了设计。设计了基于上述控制平台的行波型超声波电机的二自由度控制，实现了电压和转速的双闭环控制，通过分析验证了所设计控制算法的合理性和正确性。 软硬件要求： 硬件要求：选择确定电路元器件型号，设计相关硬件电路，完成电路原理图的绘制； 软件要求：根据设计的控制需要设计相应的程序。 - 3 -

（二）毕业设计（论文）工作进度与安排 起讫日期 3月30号～4月7号 4月8 号～4月12号 4月13号～4月19号 4月20号～4月26号 4月27号～5月4 号 5月5 号～5 月11号 5月12号～5月18号 5月19号～5月25号 5 月26号～6月4 号 6 月5号～6 月6 号 工 作 内 容 和 要 求 了解课题，查找跟课题相关的资料 汇总所查找的资料，深入了解课题 确定控制电路用的DSP型号 设计出系统的外部电路结构图 设计系统所需的控制系统 画出硬件电路图和系统结构图 编写毕业设计论文 修改毕业设计论文 准备毕业答辩 毕业答辩 备 注

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三、对开题报告的审阅意见 指导教师综合意见 开题报告审议意见 院 系 意 见 院(系)主任（签名） 年 月 日 指导教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日

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