题目：基于ARM的超声电机驱动控制器研究和设计

 

超声电机是利用压电材料的逆压电效应驱动的一种新型微特电机，具有响应快、位移分辨精度高、无电磁干扰、体积小、结构简单等优点，目前超声电机广泛应用于航天、微型机器人、光学仪器、精密驱动与控制等领域。由于超声电机具有复杂的动力学现象和严重的非线性，要实现高精度定位的关键是合适的驱动控制技术。本文在对超声电机驱动和控制技术研究的基础上，设计了一种基于ARM的超声电机驱动控制器。

本文首先完成了基于ARM的超声电机驱动控制器硬件电路设计，把超声电机驱动控制器分为控制器和驱动器两个独立的部分，控制器以TI Cortex-M3 LM3S9B96 为核心，扩展了PWM、正交编码器接口（QEI）、EtherCAT从站接口、以太网（Ethernet）和I/O等接口电路。驱动器则主要包括电源电路、光耦隔离电路、H桥驱动电路和谐振升压电路。

在实现超声电机驱动控制硬件平台的基础上，对超声电机驱动控制器的软件平台进行了设计，移植了实时操作系统mC/OS-II和嵌入式网络通讯协议，实现了超声电机驱动基准信号PWM波形发生程序设计。

在软硬件平台都完成的基础上，进行了直线超声电机调压调速实验，实验中发现超声电机的速度曲线具有一定的非线性。针对超声电机驱动网络的非线性因素，利用串联匹配并适当的增加电感的大小来减小驱动网络的非线性。