[发明专利]一种超声型压电推杆电机及其死区补偿方法

说明书

本发明提供了一种超声型压电推杆电机及其死区补偿方法。外壳的尾端固定设置驱动单元，直线轴承安装在外壳内，运动推杆通过螺纹丝杠与外壳固定连接，运动推杆穿过直线轴承的中心孔和外壳端盖的中心孔，运动推杆运动推杆的一侧表面开有凹槽，凹槽内装入磁编码片，磁编码片正对PCB霍尔传感器其安装在外壳的内测，驱动单元的转子一端与磁阻式编码器相连接，磁阻式编码器设置在外壳的尾端外部与驱动单元对应设置，PCB霍尔传感器的另一端与驱动控制器相连接。本发明用以解决定心导向结构不能使运动轴始终保持直线运动的问题；电机本体没有行程检测装置，不便于闭环控制的问题；调速死区特性制约着超声电机控制系统性能的提升的问题。

技术领域

本发明属于超声电机领域；具体涉及一种超声型压电推杆电机及其死区补偿方法。

背景技术

近年来，随着超精密加工、光刻技术、精密测量及纳米技术的迅速发展，对精密定位系统的精度、速度和行程的要求也越来越高。其中，驱动装置直接决定了平台的速度、精度、行程和整个系统的效率。

超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动的新型微电机,具有响应快、体积小、重量轻、低速转矩大、易于控制等优点，在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人以及医学仪器等领域有着广泛的应用前景。超声型压电推杆电机采用螺纹传动，能够直接输出直线运动,同时具有更高的直线定位精度,与其他超声电机相比具有结构简单等优点。然而尺蠖型压电推杆电机还存在以下不足：一、定心导向结构不能使运动轴始终保持直线运动；二、电机本体没有行程检测装置，不便于闭环控制；三、调速死区特性制约着超声电机控制系统性能的提升。

发明内容

本发明提供了一种超声型压电推杆电机及其死区补偿方法，用以解决上述现有技术的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种超声型压电推杆电机，所述超声型压电推杆电机包括外壳1-1、外壳端盖1-2、运动推杆2、螺纹丝杠3、驱动单元4、PCB霍尔传感器5、磁编码贴片6、直线轴承7、磁阻式编码器8和驱动控制器；

所述外壳1-1的尾端固定设置驱动单元4，所述直线轴承7安装在外壳1-1内，所述运动推杆2通过螺纹丝杠3与外壳1-1固定连接，所述运动推杆2穿过直线轴承7的中心孔和外壳端盖1-2的中心孔，所述运动推杆2的一侧表面开有凹槽2-1，所述凹槽2-1内装入磁编码贴片6，所述磁编码贴片6正对PCB霍尔传感器5，所述PCB霍尔传感器5安装在外壳1-1的内侧，所述驱动单元4的转子一端与磁阻式编码器8相连接，所述磁阻式编码器8设置在外壳1-1的尾端外部与驱动单元4对应设置，所述PCB霍尔传感器5的另一端与驱动控制器相连接，所述将磁阻式编码器8的输出信号与驱动控制器相连接。

进一步的，所述PCB霍尔传感器5的输出信号与驱动单元4的驱动控制器相连，将磁阻式编码器8输出信号与驱动单元4的驱动控制器相连，构成双闭环负反馈系统；通过PCB霍尔传感器5检测超声型压电推杆电机的行程，将其与给定行程进行比较，输出调节信号；通过磁阻式编码器8检测超声型压电推杆电机的转速，进而来改变转速。

一种超声型压电推杆电机的死区补偿方法，所述死区补偿方法包括以下步骤：

步骤1：取电压正交幅度调制下定子中行波振幅的表达式；

步骤2：通过改变电压导通角α_A∈[0,2π]来调节电机的转速，改变固定电机输入电压频率和自耦调压器的变比；

步骤3：基于步骤2的变比测量α_A与转速间关系；

步骤4：测量输入电压幅值相等时超声电机的调幅调速特性以作为步骤3α_A与转速间关系的对比；