压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及压电驱动领域，特别是指一种压电马达驱动的精密定位平台运动 控制装置和系统。
【背景技术】
[0002] 压电马达是利用压电体的逆压电效应进行机电能量转换的设备。它的原理与传统 的电磁感应电动机不同，压电马达是一种没有电磁绕组和磁路，不以电磁的相互作用来传 递能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声振动，将材料的微变形通过共振放大，靠 振动部分和移动部分之间的摩擦力来驱动的新型电机。它与传统的电磁感应电动机相比， 具有结构简单、单位体积转矩大和低速性能好的特点，此外，压电马达没有磁场和电场，因 此，不会受到电磁干扰和电磁噪声的影响。
[0003]目前，现有技术的压电马达的驱动控制系统中，多使用固定功能的运动控制卡对 压电马达进行驱动，这种驱动控制方式的协议较为固定，控制方式单一，开发人员无法灵活 运用，难以满足特殊运动情况的要求，而且，现有技术中的驱动信号是将模拟信号输入到驱 动器中进行数字控制的，控制卡与驱动器之间信号传输响应速度慢，容易造成系统延时。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种运用灵活、响应速度快的压电马达驱动 的精密定位平台运动控制装置和系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：
[0006] -种压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置，包括数字信号处理模块、驱动 模块和反馈模块，其中：
[0007] 所述数字信号处理模块的驱动信号输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱 动模块的输出端用于连接压电马达，所述反馈模块用于将定位平台的位置信息反馈给所述 数字信号处理模块的输入端。
[0008] 进一步的，所述数字信号处理模块包括数字信号处理器DSP和与所述DSP连接的 现场可编程门阵列FPGA，其中：
[0009] 所述DSP的驱动信号输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述FPGA的输入端连 接所述反馈模块。
[0010] 进一步的，所述反馈模块包括光栅编码器和与所述光栅编码器连接的用于设置在 所述定位平台上的光栅读头，所述光栅编码器的输出端与所述FPGA的输入端连接。
[0011] 进一步的，所述FPGA与所述光栅编码器之间还连接有差分接收器。
[0012] 进一步的，所述驱动模块包括栅极驱动芯片、由M0SFET构成的Η桥电路、升压变压 器、以及LC谐振电路，其中：
[0013] 所述栅极驱动芯片的输入端连接所述数字信号处理模块的驱动信号输出端，输出 端连接所述Η桥电路的输入端；
[0014] 所述Η桥电路的输出端连接所述升压变压器的输入端；
[0015] 所述升压变压器的输出端经所述LC谐振电路后用于连接所述压电马达。
[0016] 进一步的，所述Η桥电路为两个且输出相位差为90°的全方波驱动信号；所述升 压变压器为两个且为四路输入、三路输出结构。
[0017] -种压电马达驱动的精密定位平台运动控制系统，包括上位机，所述上位机连接 有上述的压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置。
[0018] 进一步的，所述压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置通过RS232串口与所 述上位机连接。
[0019] 本实用新型具有以下有益效果：
[0020] 与现有技术相比，本实用新型采用数字信号处理模块直接通过驱动模块对压电马 达进行驱动，能够直接输出逻辑控制信号，完成对压电马达所驱动的定位平台的调速以及 精密定位的功能，与现有技术中采用的模拟信号处理模块相比，控制变量无需通过模拟量 与数字量的转换，避免了系统延时，节省了通信的时间，使本实用新型的响应速度更快。此 外，本实用新型采用的数字信号处理模块可以自定义底层协议，避免了现有技术中的运动 形式难以按需灵活多样化操作的现状，能够根据不同场合自定义控制算法和运动形式，满 足特殊控制的要求，同时，本实用新型中采用的反馈模块能够把当前定位平台的位置信息 反馈给数字信号处理模块，使本实用新型构成闭环运动控制，进一步加强了本实用新型对 压电马达的精确控制。与现有技术相比，本实用新型具有运用灵活、响应速度快的优点。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型的压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置的结构示意图；
[0022] 图2为本实用新型的压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置的结构原理图。
【具体实施方式】
[0023] 为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 及具体实施例进行详细描述。
[0024] -方面，本实用新型提供一种压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置，如图 1-2所示，包括数字信号处理模块1、驱动模块2和反馈模块3,其中：
[0025] 数字信号处理模块1的驱动信号输出端与驱动模块2的输入端连接，驱动模块2 的输出端用于连接压电马达，反馈模块3用于将定位平台的位置信息反馈给数字信号处理 模块1的输入端。
[0026] 本实用新型的压电马达驱动的精密定位平台运动控制装置，采用数字信号处理模 块1直接通过驱动模块2对压电马达进行驱动，能够直接分析得出逻辑控制信号，完成对定 位平台的调速以及精密定位的功能，与现有技术中采用的模拟信号处理模块相比，控制变 量无需通过模拟量的转换，避免了系统延时，节省了通信的时间，使本实用新型的响应速度 更快。此外，本实用新型采用的数字信号处理模块1可以自定义底层协议，避免了现有技术 中的运动形式难以按需灵活多样化操作的现状，能够根据不同场合自定义控制算法和运动 形式，满足特殊控制的要求，同时，本实用新型中采用的反馈模块3能够把当前定位平台的 位置数据反馈给数字信号处理模块1，使本实用新型构成闭环运动控制，进一步加强了本实 用新型对压电马达的精确控制。与现有技术相比，本实用新型具有运用灵活、响应速度快的 优点。
[0027] 作为本实用新型的一种改进，数字信号处理模块1可以包括数字信号处理器 DSP11和与DSP11连接的现场可编程门阵列FPGA12,其中：
[0028] DSP11的驱动信号输出端与驱动模块2的输入端连接，FPGA12的输入端连接反馈 模块3。
[0029] 本实用新型中，以DSP11和FPGA12为核心作为压电马达的驱动控制器，其中，本实 用新型采用的DSP11可以根据接收到的数据反应定位平台的运动状态和位置信息，并根据 要达到的目的，进行数据的计算和处理，发出逻辑控制信号，对压电马达的启动停止、运动 方向、速度、加速度、定点定长、步进或连续等运动形式进行控制，此外，DSP 11还可以用于与 上位机进行信息交互，可以将实时参数上传到上位机控制界面和执行上位机指令；本实用 新型采用的FPGA12可以作为反馈模块3的脉冲计数器，此外，还承担提供DSP的数据读取 时钟的工作，减轻了 DSP11的工作负荷。另外，本实用新型中还可以采用一个单独DSP11作 为数字信号处理模块1，也可以实现本实用新型的技术效果。
[0030] 作为本实用新型的进一步改进，反馈模块3包括光栅编码器31和与光栅编码器31 连接的用于设置在定位平台上的光栅读头32,光栅编码器31的输出端与FPGA12的输入端 连接。
[0031] 本实用新型，具体应用时，采用光栅读头32采集定位平台运行时的位置信息，并 将位置信息进行光电转换，转换后的数字信号输入光栅编码器31，处理