[发明专利]一种叠加脉冲调速驱动系统及驱动方法

说明书

本发明提供一种叠加脉冲调速驱动系统及驱动方法，所述方法中，每个PWM输出端输出占空比为25％的方波脉冲；每个控制周期中，sinA和sinB、cosA和cosB以叠加的形式依次输出m个脉冲，sin端和cos端叠加的脉冲个数为(2*m‑n)个；通过调节m和n的值调节sin端和cos端的驱动频率相同，以调节电机转速和稳定性。通过本发明所提供的叠加脉冲调速驱动方法不但使得实时转速不存在大幅度周期性抖动，电机转速的稳定性有明显的提高外，而且通过一些参数的调节，实现先粗调后细调最终达到设定转速的目的，相比传统运用PID算法只改变频率的方法让电机转速调节到设定的速度所用的时间缩短了很多，提高了电机转速的响应速度。

技术领域：

本发明涉及一种叠加脉冲调速驱动系统及驱动方法，属于一种超声电机功率电源技术。

背景技术：

超声电机又称为压电马达，是基于功能陶瓷的超声波频率的振动实现驱动的新型驱动器。超声波电机涉及到振动学、波动学、材料学、摩擦学、电子科学、计算技术和实验技术等多个领域,与传统电机相比，其具有低转速、力矩大、响应速度快、断电自锁、纳米级分辨率、无电磁干扰等特点。

传统调节电机转速是通过调频、调压和调相这三种方法进行调节，但这三种方法作为低速驱动方法各有缺点。调频法带载能力有限、频率过高会造成蠕动现象；调相法低速启动困难，存在死区，相位差与速度之间为非线性关系；调压法调速范围小，速度很难达到较低的值。鉴于此，如何设计出一种低速的驱动方法，克服上述现有技术中所存在的缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。如图2所示，专利号为US2007/0247023的技术方案，在电机的sin和cos这两相设置间断性脉冲输出的方法，通过实验测得转速的数据如图3所示，该方法虽然可得到角秒的低速，但是实时转速存在大幅度周期性抖动；原因是电机运行在连续的周期性起停状态，电机的转速波动由连续运行中的瞬态变成了步进运行中的常态，大惯量系统导致系统的不稳定，出现转速振荡的后果，对电机的速度稳定性具有很大的影响。

如何设计出一种角秒级的低速并且振荡较小稳定性较高的驱动方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题，除此以外，在恒定的负载的情况下如何迅速调节到设定的速度，或者在恒定负载的情况下，电机电机转速能够迅速达到设定值，一直是本领域面临的问题，传统方法是运用PID算法通过调节频率让转子调节到设定的速度，虽然有效，但是随着当前速度与目标速度的差值越大，调节时间越长。然而很多领域要求电机在负载变化后能够迅速恢复原有的速度，通过本发明所提供的驱动方法便可解决上述问题。

发明内容：

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明旨在提供一种叠加脉冲调速控制方法，本发明方法使电机能够输出角秒级的低速并且振荡较小稳定性较高；运用此驱动方法可通过改变参数，使负载变化后让电机转速迅速恢复原有的速度，或者在恒定负载的情况下，让转速迅速调节到设定的速度。

技术方案：为了实现以上所述功能，本发明提供一种叠加脉冲调速控制方法，所述方法包括以下步骤：

见图4，首先，DSP芯片设置四路PWM输出端，分别为sinA、sinB、cosA和cosB。这四路信号分别驱动推挽电路的四个栅极MOS管，再经过升压电路升压后输出放大的方波驱动与电感匹配电路相联的超声电机使其转动。

其次，四路PWM输出端输出脉冲个数n为一个周期，占空比为25％的方波脉冲，每个周期，sinA和sinB、cosA和cosB以叠加的形式依次输出m个脉冲，sin端和cos端叠加的脉冲个数为(2*m-n)个。

最后，通过调节m和n的值可调节电机转速，sin端和cos端的驱动频率相同并且可调，设定的频率的不同最终得到的电机转速和稳定性也不同。