1、直線超聲電機是利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應(yīng)進行工作的一種新型電機,它不需要轉(zhuǎn)換機構(gòu)就能產(chǎn)生直線運動,具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、分辨率高、斷電自鎖以及無電磁干擾等優(yōu)點。因此,在航空航天、納米技術(shù)、儀器儀表和精密定位等領(lǐng)域直線超聲電機都有著廣闊的應(yīng)用前景。為了充分發(fā)揮直線超聲電機的性能,研制出一套完善的驅(qū)動控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。
　　本文以雙變幅桿V形直線超聲電機為研究對象,設(shè)計了新型的驅(qū)動控制系統(tǒng),該系統(tǒng)可以同時控制多臺電機實

2、現(xiàn)微納米級的精密運動。
　　驅(qū)動控制系統(tǒng)以Altera公司的FPGA(型號:EP3C40Q240C8)為核心,采用了基于Nios II軟核的SOPC技術(shù),把處理器、系統(tǒng)外設(shè)、DDS信號發(fā)生模塊、光柵反饋計數(shù)模塊及PID控制器模塊都集成在FPGA中,從而大幅減少了驅(qū)動控制系統(tǒng)的體積,降低了系統(tǒng)功耗,也便于后期系統(tǒng)的改動升級,具有很強的通用性。電機運行的位置信息由高精度光柵編碼器反饋給FPGA,構(gòu)成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在軟件設(shè)計方

3、面,上位機發(fā)出指令,Nios II處理器接收分析該指令后,DDS模塊產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動信號驅(qū)動電機運行,依靠對位置信息的實時采集,實現(xiàn)對電機的精確控制。
　　在完成了驅(qū)動控制器的設(shè)計后,本文針對直線超聲電機精密運動平臺展開了實驗研究。首先測試了電機的最小步距,分析了不同驅(qū)動信號下電機的速度特性,通過PID算法對電機進行了速度控制。然后使用連續(xù)運動與小步進逼近相結(jié)合的方案提高了平臺的定位精度。最后,控制多維直線超聲電機精密平臺完成了細胞