CN114101015B - 一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置，该控制系统包括控制器、驱动电路和反馈电路，控制器获取使用者输入的参考幅值、参考阻抗和参考频率，以及反馈电路采集的反馈电压和反馈电流，根据反馈电压、反馈电流和参考频率，确定目标频率，根据目标频率，生成对应的正弦波，根据反馈电压、反馈电流和参考幅值，确定目标幅值，根据正弦波和目标幅值，生成控制信号，根据控制信号控制驱动电路产生驱动电压，通过对电压、电流的准确测量，准确地得到超声波换能器的阻抗，并以阻抗对频率进行修正，以反馈电压和电流对幅值进行修正，得到相应的控制信号，实现驱动电路的驱动电压的准确控制，进而使得超声波换能器的控制更加稳定。

Description

一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置

技术领域

本发明适用于焊线机技术领域，尤其是涉及一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置。

背景技术

目前，超声波换能器是高速半导体焊线机的核心部件之一，它工作在共振频率，并以恒定的电压、电流或功率持续输出，键合金线或铜线在引线框架上。如图1所示，传统的超声波换能器的控制需要两个控制环：锁相环（Phase Locked Loop，PLL）和功率电压电流环（PVI环），这两个控制环独立工作，PVI环用以保证超声波换能器始终以恒定的功率、电压或电流工作，PLL用以保证超声波换能器以共振频率工作，其中，PLL用于修正控制信号的相位，控制信号用于控制驱动电路产生相应驱动电压以驱动超声波换能器。

控制信号的生成需要使用相位检测电路提供的反馈信号，而相位检测电路很容易受到信号强度、信噪比和元件误差等因素的干扰，造成PLL控制的输出信号的相位不准确，并且超声换能器的阻抗不是恒定不变的，在相位为0时，阻抗为最小值，当相位变化时，阻抗也会跟着发生变化，由于超声波换能器的品质因子很高，因此，相位变化会导致阻抗发生巨大变化，最终导致相位检测电路无法准确且稳定确定相位，进而导致超声波换能器振幅会一直出现波动，影响金属键合准确度。由于阻抗不同且总是在变化，这也导致不同机器间调试、参数设置等很难做到统一。因此，如何降低阻抗的影响以准确得到驱动电压，从而提高金属键合准确度成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术中控制系统对超声波换能器的控制准确度较低的问题，本发明提供了一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置，其采用控制器采集的反馈电压、反馈电流和参考量，并分别进行阻抗PID运算和幅值PID运算，最终得到控制信号，以控制驱动电路生成驱动超声波换能器的驱动电压，实现超声波换能器的准确控制。

第一方面，本发明提供一种超声波换能器的控制系统，所述控制系统包括控制器、驱动电路和反馈电路，所述驱动电路用于驱动连接超声波换能器，所述反馈电路用于连接所述超声波换能器以获取反馈电压和反馈电流；

所述控制器的第一输入端用于连接上位机，以获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗和参考频率，所述控制器的第二输入端连接所述反馈电路，以获取所述反馈电压和所述反馈电流，所述控制器的输出端连接所述驱动电路，以控制所述驱动电路根据所述控制器发送的控制信号产生驱动电压；

所述控制器包括反馈信号处理器、阻抗控制器、频率合成器、幅值控制器和控制信号生成器，其中，所述反馈信号处理器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗；

所述阻抗控制器用于将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算确定目标阻抗，并根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率；

所述频率合成器用于根据所述目标频率，生成对应的正弦波；

所述幅值控制器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成所述控制信号。

第二方面，本发明提供一种超声波换能器的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗，并将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率，并生成所述目标频率对应的正弦波；

根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

根据所述正弦波和所述目标幅值，生成控制信号；

根据所述控制信号，生成驱动所述超声波换能器的驱动电压。

第三方面，本发明提供一种超声波换能器的控制装置，所述控制装置包括：

信号获取模块，用于获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

阻抗确定模块，用于根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗，并将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

正弦波生成模块，用于根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率，并生成所述目标频率对应的正弦波；

幅值确定模块，用于根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

控制信号生成模块，用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成控制信号；

驱动电压生成模块，用于根据所述控制信号，生成驱动所述超声波换能器的驱动电压。

第四方面，本发明提供一种超声波换能器，所述超声波换能器包括超声波换能器本体和上述第一方面所述的控制系统。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明的控制系统包括控制器、驱动电路和反馈电路，驱动电路用于驱动连接超声波换能器，反馈电路用于连接超声波换能器以获取反馈电压和反馈电流；控制器的第一输入端用于连接上位机，以获取超声波换能器的参考幅值、参考阻抗和参考频率，控制器的第二输入端连接反馈电路，以获取反馈电压和反馈电流，控制器的输出端连接驱动电路，以控制驱动电路根据控制器发送的控制信号产生驱动电压；控制器包括反馈信号处理器、阻抗控制器、频率合成器、幅值控制器和控制信号生成器，其中，反馈信号处理器用于根据反馈电压和反馈电流计算得到反馈阻抗；阻抗控制器用于将反馈阻抗与参考阻抗进行PID运算确定目标阻抗，并根据目标阻抗对应的频率和参考频率，确定目标频率；频率合成器用于根据目标频率，生成对应的正弦波；幅值控制器用于根据反馈电压和反馈电流确定反馈幅值，并将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；控制信号生成器用于根据正弦波和目标幅值，生成控制信号，通过对电压、电流的准确测量，准确地得到超声波换能器的阻抗，并以阻抗对频率进行修正，并生成相应的控制信号，实现驱动电路的驱动电压的准确控制，进而使得超声波换能器的控制更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统的超声波换能器的控制系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统的中控制器1的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中阻抗控制器102的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中幅值控制器104的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中频率合成器103的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中PID的结构示意图；

图8是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制方法的流程示意图；

图9是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制装置的结构示意图；

其中，1、控制器；2、驱动电路；3、反馈电路；4、超声波换能器；5、电流采样电阻；101、反馈信号处理器；102、阻抗控制器；103、频率合成器；104、幅值控制器；105、控制信号生成器；91、信号获取模块；92、阻抗确定模块；93、正弦波生成模块；94、幅值确定模块；95、控制信号生成模块；96、驱动电压生成模块。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“竖向”、 “长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图2，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统的结构示意图，该控制系统包括控制器1、驱动电路2和反馈电路3，驱动电路2用于驱动连接超声波换能器4，反馈电路3用于连接超声波换能器4以获取反馈电压和反馈电流。

该控制器1的第一输入端用于连接上位机（图中未示出），以获取超声波换能器4的参考幅值、参考阻抗和参考频率等信息，该信息为使用者在上位机中针对超声波换能器4输入的参考量。

该控制器1的第二输入端连接反馈电路3，以获取反馈电压和反馈电流，具体的是，反馈电路包含电压测量电路和电流测量电路，其中，电压测量电路用于检测驱动电路2与超声波换能器4之间的电压值，即驱动电路2提供的驱动电压，电流测量电路为驱动电压经超声波换能器4和电流采样电阻5接地时，电流采样电阻5上的电流值。

该控制器1的输出端连接驱动电路2，以控制驱动电路2根据控制器1发送的控制信号产生驱动电压，将该驱动电压输出至超声波换能器4，驱动超声波换能器4运行。

在一种实施方式中，控制器可以采用现场可编程逻辑门阵列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）或微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）中任意一种。

参见图3，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统的中控制器1的结构示意图，该控制器1包括反馈信号处理器101、阻抗控制器102、频率合成器103、幅值控制器104和控制信号生成器105，反馈信号处理器101的输入端连接反馈电路3，反馈信号处理器101的第一输出端连接阻抗控制器102，反馈信号处理器101的第二输出端连接幅值控制器104，阻抗控制器102的输出端连接频率合成器103，频率合成器103的输出端和幅值控制器104的输出端均连接控制信号生成器105，该控制信号生成器105的输出端连接驱动电路2。

其中，反馈信号处理器101用于根据反馈电路3输出的反馈电压和反馈电流计算得到反馈阻抗，阻抗控制器102用于将反馈信号处理器101输出的反馈阻抗与参考阻抗进行PID运算确定目标阻抗，并根据目标阻抗对应的频率和参考频率，确定目标频率，频率合成器103用于根据阻抗控制器102输出的目标频率，生成对应的正弦波，幅值控制器104用于根据反馈信号处理器101输出的反馈电压和反馈电流确定反馈幅值，并将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值，控制信号生成器105用于根据频率合成器103输出的正弦波和幅值控制器104输出的目标幅值，生成控制信号。

上述生成控制信号的过程中，无需对相位进行检测，仅需要反馈电流和反馈电压即可，使用反馈电流和反馈电压通过PID来计算驱动电压的频率和幅值，使得驱动电压能够稳定在参考频率和参考幅值附近，最后使用频率合成器生成波形，进行形成控制驱动电路产生驱动电压的控制信号，从而实现超声波换能器的驱动。

在一种实施方式中，反馈电路3的输出端可直接连接幅值控制器104，以直接将反馈电压和反馈电流发送给该幅值控制器104。

参见图4，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中阻抗控制器102的结构示意图，在该阻抗控制器102中设置有第一PID、第一加法器，其中，将参考阻抗作为第一PID的输入量，将反馈阻抗作为第一PID的反馈量，将第一PID的输出量与参考频率共同输入第一加法器，该第一加法器的输出结果即为目标频率。使用第一加法器可以实现依据参考阻抗和反馈阻抗对参考频率进行修正，使得驱动电压的频率稳定在参考频率附近。

进一步地，如图4所示，该阻抗控制器102中还设置有频率模式选择器，用于控制阻抗控制器102计算频率的模式。控制器1的第一输入端从上位机处获取频率控制模式，并使用频率控制模式控制频率模式选择器，若频率控制模式为第一模式，则将目标阻抗对应的频率与参考频率相加，确定相加的结果为目标频率，即频率模式选择器选择将第一加法器的输出结果输出，若频率控制模式为第二模式，则确定参考频率为目标频率，即频率模式选择器选择将参考频率输出。使用频率模式选择器可以让使用者自主选择以参考频率运行或者修正参考频率运行，提高适用性。

参见图5，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中幅值控制器104的结构示意图，在该幅值控制器104中设置有第二PID，其中，将参考幅值作为第二PID的输入量，将反馈幅值作为第二PID的反馈量，将第二PID的输出量即为目标幅值。

进一步地，如图5所示， 该幅值控制器104中还设置有反馈幅值选择器，上位机输入的参考幅值可以包括参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值，若参考幅值为参考电流幅值，则确定反馈电流为反馈幅值，反馈幅值选择器选择将反馈电流输出至第二PID，若参考幅值为参考电压幅值，则确定反馈电压为反馈幅值，反馈幅值选择器选择将反馈电压输出至第二PID，若参考幅值为参考功率幅值，则根据反馈电压和反馈电流计算得到反馈功率，确定反馈功率为反馈幅值，反馈幅值选择器计算功率并将计算结果输出至第二PID。使用反馈幅值选择器可以自动根据使用者输入的参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值来选择第二PID的反馈量，即使用者只需要输入参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值中的任一个即可实现。

进一步地，如图5所示，该幅值控制器104中还设置有幅值模式选择器，用于控制幅值控制器104计算幅值的模式。控制器1的第一输入端从上位机处获取幅值控制模式，若幅值控制模式为第三模式，则将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为目标幅值，即幅值模式选择器选择将第二PID的输出结果输出，若幅值控制模式为第四模式，则确定参考幅值为目标幅值，即幅值模式选择器选择将参考幅值输出。使用幅值模式选择器可以让使用者自主选择以参考幅值运行或者修正参考幅值运行，提高适用性。

进一步地，如图5所示，该幅值控制器104中还设置第一乘法器，该第一乘法器用于对参考幅值进行放大或者缩小。控制器1的第一输入端从上位机处获取幅值系数，第一乘法器将幅值系数与参考幅值相乘，得到相乘后的参考幅值，将相乘后的参考幅值作为第二PID的输入量。同样地，若幅值控制模式为第三模式，则将反馈幅值与相乘后的参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为目标幅值；或者若幅值控制模式为第四模式，则确定相乘后的参考幅值为目标幅值。增加了更多的修正手段，方便使用者对幅值进行修正，提高了普适性。

参见图6，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中频率合成器103的结构示意图，在频率合成器103中设置有第二加法器、积累器和波形存储器，第二加法器用于对阻抗控制器102输出的目标频率进行修正。控制器1的第一输入端从上位机处获取频率补偿系数，第二加法器将目标频率与频率补偿系数相加，得到相加后的频率，并将相加后的频率，输入积累器，再结合波形存储器形成正弦波。

上述频率合成器103可以是直接数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS），其中，积累器由一个N位字长的加法器和一个由固定时钟脉冲取样的N位相位寄存器组成。将相位寄存器的输出和外部输入的频率控制字K作为加法器的输入，在时钟脉冲到达时，相位寄存器对上一个时钟周期内相位加法器的值与频率控制字K之和进行采样，作为积累器在此刻时钟的输出。积累器输出的高M位作为波形存储器查询表的地址，从波形存储器中读出相应的幅度值送到数/模转换器，进而输出正弦波至控制信号生成器105。

进一步地，如图6所示，幅值控制器104的输出还连接第三加法器，该第三加法器用于对输出的目标幅值进行修正。控制器1的第一输入端从上位机处获取幅值补偿系数，第三加法器将目标幅值与幅值补偿系数相加，得到相加后的幅值，并将相加后的幅值发送给控制信号生成器105。增加了更多的修正手段，方便使用者对频率进行修正，提高了普适性。

进一步地，上述控制信号生成器105为一个乘法器，即第二乘法器，该第二乘法器将输入的正弦波与幅值进行相乘，得到具有固定频率和幅值的波形控制信号。

参见图7，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制系统中PID的结构示意图，本发明的第一PID和第二PID均为相同的PID控制器结构，图7中，Ki为积分系数，Kc为防积分饱和系数（Anti-Windup），高阶滤波器以3、4阶滤波器为宜，阶数太高则运算量较大，反之则信噪比较差。除此之外，还可以采用其他PID控制器，如：带有Kp的PID，带有前馈控制的PID等。

本发明提供一种超声波换能器，该超声波换能器包括超声波换能器本体和上述各实施例的控制系统，其中，控制系统连接超声波换能器本体，以驱动该超声波换能器本体运行，控制系统参考上述实施例的表述，在此不再赘述。

参见图8，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制方法的流程示意图，该控制方法包括以下步骤：

步骤S801，获取超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

步骤S802，根据反馈电压和反馈电流计算得到反馈阻抗，并将反馈阻抗与参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

步骤S803，根据目标阻抗对应的频率和参考频率，确定目标频率，并生成目标频率对应的正弦波；

步骤S804，根据反馈电压和反馈电流确定反馈幅值，并将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

步骤S805，根据正弦波和目标幅值，生成控制信号；

步骤S806，根据控制信号，生成驱动超声波换能器的驱动电压。

本发明不对上述步骤的顺序进行限定，上述步骤的顺序与其具体实现过程相关，上述步骤所实现的过程与上述控制系统中各控制器、合成器、生成器、处理器的实现过程相同，在此不再赘述。

可选的是，该控制方法还包括：获取频率控制模式；

其中，根据目标阻抗对应的频率和参考频率，确定目标频率包括：

若频率控制模式为第一模式，则将目标阻抗对应的频率与参考频率相加，确定相加的结果为目标频率；

或者若频率控制模式为第二模式，则确定参考频率为目标频率。

可选的是，该控制方法还包括：检测参考幅值的参考幅值是否为参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值；

其中，根据反馈电压和反馈电流确定反馈幅值包括：

若参考幅值为参考电流幅值，则确定反馈电流为反馈幅值；

或者若参考幅值为参考电压幅值，则确定反馈电压为反馈幅值；

或者若参考幅值为参考功率幅值，则根据反馈电压和反馈电流计算得到反馈功率，确定反馈功率为反馈幅值。

可选的是，该控制方法还包括：获取幅值控制模式；

其中，将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若幅值控制模式为第三模式，则将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为目标幅值；

或者若幅值控制模式为第四模式，则确定参考幅值为目标幅值。

可选的是，该控制方法还包括：获取幅值系数；

其中，在将反馈幅值与参考幅值进行PID运算之前还包括：

将幅值系数与参考幅值相乘，得到相乘后的参考幅值；

将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若幅值控制模式为第三模式，则将反馈幅值与相乘后的参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为目标幅值；

或者若幅值控制模式为第四模式，则确定相乘后的参考幅值为目标幅值。

可选的是，该控制方法还包括：获取幅值补偿系数；

其中，在确定目标幅值之后还包括：

将目标幅值与幅值补偿系数相加，得到相加后的幅值；

相应地，根据正弦波和目标幅值，生成控制信号包括：

根据正弦波和相加后的幅值，生成控制信号。

可选的是，该控制方法还包括：获取频率补偿系数；

其中，在确定目标频率之后还包括：

将目标频率与频率补偿系数相加，得到相加后的频率；

相应地，根据目标频率，生成对应的正弦波包括：

根据相加后的频率，生成对应的正弦波。

参见图9，是本发明一实施例提供的一种超声波换能器的控制装置的结构示意图，该控制装置可以是指能够处理指令的处理器，处理器中的虚拟模块用于实现上述控制方法中的每个步骤，该控制装置包括：

信号获取模块91，用于获取超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

阻抗确定模块92，用于根据反馈电压和反馈电流计算得到反馈阻抗，并将反馈阻抗与参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

正弦波生成模块93，用于根据目标阻抗对应的频率和参考频率，确定目标频率，并生成目标频率对应的正弦波；

幅值确定模块94，用于根据反馈电压和反馈电流确定反馈幅值，并将反馈幅值与参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

控制信号生成模块95，用于根据正弦波和目标幅值，生成控制信号；

驱动电压生成模块96，用于根据控制信号，生成驱动超声波换能器的驱动电压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波换能器的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制器、驱动电路和反馈电路，所述驱动电路用于驱动连接超声波换能器，所述反馈电路用于连接所述超声波换能器以获取反馈电压和反馈电流；

所述控制器的第一输入端用于连接上位机，以获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗和参考频率，所述控制器的第二输入端连接所述反馈电路，以获取所述反馈电压和所述反馈电流，所述控制器的输出端连接所述驱动电路，以控制所述驱动电路根据所述控制器发送的控制信号产生驱动电压；

所述控制器包括反馈信号处理器、阻抗控制器、频率合成器、幅值控制器和控制信号生成器，其中，所述反馈信号处理器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗；

所述阻抗控制器用于将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算确定目标阻抗，并根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率；

所述频率合成器用于根据所述目标频率，生成对应的正弦波；

所述幅值控制器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取频率控制模式，根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率包括：

若所述频率控制模式为第一模式，则将所述目标阻抗对应的频率与所述参考频率相加，确定相加的结果为所述目标频率；

或者若所述频率控制模式为第二模式，则确定所述参考频率为所述目标频率。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述参考幅值包括参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值，根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值包括：

若所述参考幅值为参考电流幅值，则确定所述反馈电流为所述反馈幅值；

或者若所述参考幅值为参考电压幅值，则确定所述反馈电压为所述反馈幅值；

或者若所述参考幅值为参考功率幅值，则根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈功率，确定所述反馈功率为所述反馈幅值。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值控制模式，将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若所述幅值控制模式为第三模式，则将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为所述目标幅值；

或者若所述幅值控制模式为第四模式，则确定所述参考幅值为所述目标幅值。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值系数，在将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算之前还包括：

将所述幅值系数与所述参考幅值相乘，得到相乘后的参考幅值；

将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若所述幅值控制模式为第三模式，则将所述反馈幅值与所述相乘后的参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为所述目标幅值；

或者若所述幅值控制模式为第四模式，则确定所述相乘后的参考幅值为所述目标幅值。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值补偿系数，在确定所述目标幅值之后还包括：

将所述目标幅值与所述幅值补偿系数相加，得到相加后的幅值；

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成所述控制信号包括：

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述相加后的幅值，生成所述控制信号。

7.根据权利要求1至6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取频率补偿系数，在确定所述目标频率之后还包括：

将所述目标频率与所述频率补偿系数相加，得到相加后的频率；

所述频率合成器用于根据所述目标频率，生成对应的正弦波包括：

所述频率合成器用于根据所述相加后的频率，生成对应的正弦波。

8.一种超声波换能器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗，并将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率，并生成所述目标频率对应的正弦波；

根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

根据所述正弦波和所述目标幅值，生成控制信号；

根据所述控制信号，生成驱动所述超声波换能器的驱动电压。

9.一种超声波换能器的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

信号获取模块，用于获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗、参考频率、反馈电压和反馈电流；

阻抗确定模块，用于根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗，并将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算，确定目标阻抗；

正弦波生成模块，用于根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率，并生成所述目标频率对应的正弦波；

幅值确定模块，用于根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

控制信号生成模块，用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成控制信号；

驱动电压生成模块，用于根据所述控制信号，生成驱动所述超声波换能器的驱动电压。

10.一种超声波换能器，其特征在于，所述超声波换能器包括超声波换能器本体和上述权利要求1至7任一项所述的控制系统。

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