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1、 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。0 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
2、 自选 备注 课 题 类 型 理论 研究 应用 研究 工程 技术 跨 学 科 研 究 其他 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
3、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
4、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。-1-三、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 4DSP56F801/803/8
5、05/807 16-bit Digital signal Processor Users Manul.Rev.3.0M.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
6、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
7、：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.超声波电机调相调速控制系统J.微特电机.2002，(4):34-36.2 19Bal Gungor,Bekiroglu Erdal.A PWM technique for DSP controlled ultrasonic motor drive systermC.Elec
8、tric Power Components and Systems,2005,33(1):21-38.5F.-J.Lin,R.-YDuan,R.-J.Wai and C.-M.Hong.LLCC resonant inverter for piezo-electric ultrasonic motor driveC.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，
9、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
10、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 -3-二、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
11、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。4（二）毕业设计（论文）工作进度与安排 起讫日期 工 作
12、 内 容 和 要 求 备 注 3 月 30 号4 月 7 号 了解课题，查找跟课题相关的资料 4 月 8 号4 月 12 号 汇总所查找的资料，深入了解课题 4 月 13 号4 月 19 号 确定控制电路用的 DSP 型号 4 月 20 号4 月 26 号 设计出系统的外部电路结构图 4 月 27 号5 月 4 号 设计系统所需的控制系统 5 月 5 号5 月 11 号 画出硬件电路图和系统结构图 5 月 12 号5 月 18 号 编写毕业设计论文 5 月 19 号5 月 25 号 修改毕业设计论文 5 月 26 号6 月 4 号 准备毕业答辩 6 月 5 号6 月 6 号 毕业答辩 -5-三、对开题报告的审阅意见 指导教师综合意见 指导教师（签名）年 月 日 开题报告审议意见 教研室主任（签名）年 月 日 院 系 意 见 院(系)主任（签名）年 月 日