超声波电机转速标定控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种超声波电机转速标定控制方法。
【背景技术】
[0002] 超声电机是国内近几年发展起来的一种新型的直接驱动型电机，是利用压电陶瓷 的逆压电效应产生的超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转 子的宏观运动。超声电机具有体积小、重量轻、功率密度大、低速大力矩、无电磁噪声、电磁 兼容性好、动态响应快、控制特性好、断电自锁等特性，耐低温、高温、真空等严酷环境，可广 泛应用于航空航天、国防、医疗、精密微动机构。
[0003] 上述的这些特点就需要超声电机的转速更加的精确与稳定，那么电机转速的标定 就是其中最重要的一个环节。通常对超声电机的转速标定是在高低温实验箱中驱动电机进 行转速测试，这种标定方法耗时长，还有可能由于电机测试工装的装配或者测试手段与精 度都有可能影响电机的标定参数，从而影响电机的稳定运行。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种更加精确与稳定的超声电机转速标定 的控制方法
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] 本发明实施例提供一种超声波电机转速标定控制方法，该方法为:经过高低温测 试得到电机定子的频率-温度和热敏电阻-温度曲线，再由电机在某一设定转速时所对应的 工作频率和热敏电阻值反推出电机达到设定转速时的温度，计算该温度下的扫描谐振频 率;把工作频率与扫描谐振频率之间的差值补偿到谐振频率曲线中得到工作频率曲线;标 定一台驱动器的频率控制字曲线，计算不同温度下电机的工作频率控制字，根据恒流源可 以计算不同温度下热敏电阻两端的电压，并将其转化为AD值;最后获得电机标定所需的控 制参数。
[0007] 上述方案中，该方法具体通过以下步骤实现：
[0008] 步骤一:扫描在-T^lj+T2各温度点之间定子的谐振频率和热敏电阻的阻值，并且拟 合出两条一次线性曲线，频率-温度曲线f I = aiT+bi，热敏电阻-温度曲线Rt=KT+R〇;
[0009] 步骤二:标定一台驱动器的频率控制字曲线;测出该台驱动器的恒流源大小I0;
[0010] 步骤三:测定电机达到设定转速时所对应的工作频率和热敏电阻阻值，根据热敏 电阻-温度曲线计算被测电机达到设定转速时的温度，再由此温度反推出该温度下定子的 谐振频率；
[0011] 步骤四：计算工作频率与该温度下的谐振频率之间的频率增加量，补偿到谐振频 率曲线中，确定电机高速和低速工作频率曲线
[0012] 步骤五:确定尚速下_Τι，+Τ2的频率/-W，>和低速下+T2的频率乂啡
[0013] 步骤六:根据频率控制字曲线计算各点的频率控制字；
[0014]步骤七:根据热敏电阻-温度曲线Rt = KT+Ro分别计算出-T1,+T2所对应的热敏电阻 阻值，再由所测得的恒流源电流lQ计算热敏电阻两端的电压值c/_Ti，CZrt2，并将 其转化为AD值
[0015] 步骤八:计算EEPROM中各个字节的参数。
[0016] 与现有技术相比较，本发明的优点在于能够实现对超声波电机转速的精确控制、 操作简便，而且电机工作频率特性曲线更加的接近电机定子实际的频率曲线。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例提供一种超声波电机转速标定控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 本发明经过高低温测试得到电机定子的频率-温度和热敏电阻-温度曲线，再由电 机在某一设定转速时所对应的工作频率和热敏电阻值反推出电机达到设定转速时的温度， 计算该温度下的扫描谐振频率;把工作频率与谐振频率之间的差值补偿到谐振频率曲线中 得到工作频率曲线;标定一台驱动器的频率控制字曲线，计算不同温度下电机的工作频率 控制字，根据恒流源可以计算不同温度下热敏电阻两端的电压，并将其转化为AD值;最后获 得电机标定所需的控制参数。
[0020] 本发明实施例提供一种超声波电机转速标定控制方法，该方法通过以下步骤实 现：
[0021] 步骤一：扫描在-40°C到+70°C各温度点之间定子的谐振频率和热敏电阻的阻值， 并且拟合出两条一次线性曲线(可由Excel中的图表进行拟合），频率-温度曲线5 = &1了+131， 热敏电阻-温度曲线Rt=KT+Ro;
[0022] 步骤二:标定一台驱动器的频率控制字曲线f2 = a2(DAC)+b2;测该驱动器的恒流源 大小Io;
[0023]步骤三:测定电机达到设定转速时所对应的工作频率和热敏电阻阻值，根据热敏 电阻-温度曲线计算被测电机达到设定转速时的温度
，再根据温度T反推温度T 下的谐振频率
；
[0024] 步骤四：计算工作频率与所述温度T下的谐振频率之间的频率增加量△ fi，确定电机高速和低速工作时的频率增加量，把频率增加量补偿到定子的扫描谐振频率 曲线上，分别可以得到电机高速和低速的工作频率曲线f3 = aiT+bi+ Δ fLf4 = SiT+!^+Δ ft;
[0025] 步骤五:确定高速下-40 °C、+70 °C的频率f-4QH、f+7QH，和低速下+70 °C的频率f+70L ;
[0026] 具体的，测该定子所对应电机达到设定转速(220rpm和20rpm)时所对应的工作频 率和热敏电阻阻值(对应转速时刻），并记录。
[0027] 根据电机高速工作频率曲线f 3 = aiT+bi+ Δ f :分别计算出-40°C，+70°C所对应的高 速工作频率f-4QH，f+7QH，同时根据f 4 = aiT+bi+ Δ f 2计算出+70 °C的低速工作频率f+70L。
[0028]步骤六:根据频率控制字曲线计算各点的频率控制字；
[0029] 具体地，根据频率控制字曲线f 2 = a 2 (D A C) + b 2确定各点对应频率的控制字： DAC-4QH，DAC+7QH，DAC+7QL，并且计算带宽=DAC-4QH-DAC+70H。
[0030]步骤七:根据热敏电阻-温度曲线Rt = KT+Ro分别计算-40 °C、+70 °C所对应的热敏电 阻阻值R-4Q、R+7Q，再由所测得的恒流源电流Io计算热敏电阻两端的电压值U- 4Q、U+7Q，并将其 转化为AD值，ADt值=(Ut/驱动器的最大参考电压）* 2a?_;
[0031 ] 具体地，计算热敏电阻常数A，B :常数A = A D + 7 ο - A D - 4 ο，常数
[0032] 步骤八:将步骤一到七计算出的参数写入EEPROM中，对电机进行标定。
[0033] 具体地，将常数A、常数B、最低频控制字DAC+7QH、带宽、低速高温频率控制字DAC+70L、 低温AD-40、低温高速频率控制字DAC-4QH参数写入EEPROM，并将第一个字节状态位改为01，表 示电机已经标定。
[0034]步骤九:编程后带动电机工作，观察电机十分钟内转速变化情况，如果转速变化< ±20rpm则数据标定完成，否则需要重新计算或者核算计算数据。
[0035]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种超声波电机转速标定控制方法，其特征在于，该方法为:经过高低温测试得到电 机定子的频率-温度和热敏电阻-温度曲线，再由电机在任意一设定转速时所对应的工作频 率和热敏电阻值反推出电机达到设定转速时的温度，计算该温度下的扫描谐振频率;把工 作频率与扫描谐振频率之间的差值补偿到谐振频率曲线中得到工作频率曲线;标定一台驱 动器的频率控制字曲线，计算不同温度下电机的工作频率控制字，根据恒流源可以计算不 同温度下热敏电阻两端的电压，并将其转化为AD值;最后获得电机标定所需的控制参数。2. 根据权利要求1所述的超声波电机转速标定控制方法，其特征在于，该方法具体通过 以下步骤实现： 步骤一:扫描在-T^lj+T2各温度点之间定子的谐振频率和热敏电阻的阻值，并且拟合出 两条一次线性曲线，频率-温度曲线f 1 = aiT+bi，热敏电阻-温度曲线RT=KT+R〇; 步骤二:标定一台驱动器的频率控制字曲线;测出该台驱动器的恒流源大小Ιο; 步骤三:测定电机达到设定转速时所对应的工作频率和热敏电阻阻值，根据热敏电阻-温度曲线计算被测电机达到设定转速时的温度，再由此温度反推出该温度下定子的谐振频 率； 步骤四：计算工作频率与该温度下的谐振频率之间的频率增加量，补偿到谐振频率曲 线中，确定电机高速和低速工作频率曲线fsiaiT+b# Δ = Δ f2; 步骤五:确定高速下-T^+Td^]频率/__，/+r#，和低速下-^的频率/+T2i 步骤六:根据频率控制字曲线计算各点的频率控制字； 步骤七:根据热敏电阻-温度曲线Rt = KT+Ro分别计算出UT2所对应的热敏电阻阻值 ^，再由所测得的恒流源电流Ιο计算热敏电阻两端的电压值Ιη，，并将其转 化为AD值 步骤八:计算EEPROM中各个字节的参数。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波电机转速标定的控制方法，经过高低温测试得到电机定子的频率-温度和热敏电阻-温度曲线，再由电机在任意一设定转速工作时所对应的工作频率和热敏电阻值反推电机达到设定转速时的温度，计算该温度下的扫描谐振频率；把工作频率与扫描谐振频率之间的差值补偿到谐振频率曲线中得到工作频率曲线；标定一台驱动器的频率控制字曲线，计算不同温度下电机的工作频率控制字;根据恒流源可以计算不同温度下热敏电阻两端的电压，并将其转化为AD值；最后获得电机标定所需的控制参数。本发明能够实现对超声波电机转速的精确控制、操作简便，而且工作频率特性曲线更加的接近电机定子实际的频率曲线。
【IPC分类】H02N2/00
【公开号】CN105610346
【申请号】CN201610132972
【发明人】潘云华, 张秀莉, 张祎, 王沫, 张小亚
【申请人】西安创联超声技术有限责任公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月9日