RU2025882C1 - Device for control over piezoelectric motor - Google Patents

Device for control over piezoelectric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2025882C1
RU2025882C1 SU5004383A RU2025882C1 RU 2025882 C1 RU2025882 C1 RU 2025882C1 SU 5004383 A SU5004383 A SU 5004383A RU 2025882 C1 RU2025882 C1 RU 2025882C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
speed
motor
piezoelectric motor
output
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Ерофеев
Анатолий Николаевич Кирсяев
Олег Леонидович Кузнецов
Михаил Леонидович Гринфельд
Original Assignee
Анатолий Александрович Ерофеев
Анатолий Николаевич Кирсяев
Олег Леонидович Кузнецов
Михаил Леонидович Гринфельд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Александрович Ерофеев, Анатолий Николаевич Кирсяев, Олег Леонидович Кузнецов, Михаил Леонидович Гринфельд filed Critical Анатолий Александрович Ерофеев
Priority to SU5004383 priority Critical patent/RU2025882C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2025882C1 publication Critical patent/RU2025882C1/en

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

FIELD: electric motor drives. SUBSTANCE: control over rotational speed of piezoelectric motor is conducted by adjustment of angle of phase shift of voltage across free electrodes in function of speed error signal by means of controlled phase inverter 6 which results in increased efficiency. In proposed device piezoelectric motor 1, switch 7, amplifier 8, phase inverter 6, power amplifier 9 form circuit of positive feedback, i.e. self-excited generator of excitation voltage of piezoelectric motor is realized which provides for following of working frequency in region of resonance value. Piezoelectric motor 1, feedback pickup 2, comparator 3, unit 5 of frequency control phase inverter 6, power amplifier 9 and switch 7 form phase-frequency circuit of adjustment of rotational speed of motor. EFFECT: increased efficiency of control over rotational speed of motor. 3 dwg

Description

Изобретение относится к пьезоэлектронике, а именно к устройствам управления пьезоэлектрическими двигателями (ПЭД), и может быть использовано в установка различного назначения, где перспективно применение пьезодвигателей, например в устройствах магнитной записи-воспроизведения звуковой, видео- и цифровой информации, микророботов и т.д. The invention relates to piezoelectronics, in particular to control devices for piezoelectric engines (PED), and can be used in a variety of applications where the use of piezoelectric motors is promising, for example, in devices for magnetic recording and reproduction of sound, video and digital information, microrobots, etc. .

Известны устройства, реализующие одномерные (амплитудный и частотный) способы управления скоростью ПЭД [1]. Эти устройства содержат регуляторы только амплитуды или только частоты. Known devices that implement one-dimensional (amplitude and frequency) methods of controlling the speed of the SEM [1]. These devices contain only amplitude or frequency controls.

Основным недостатком устройств, реализующих одномерные способы, является резкое ограничение рабочего диапазона изменения возмущающих воздействий вследствие отсутствия элементов и операций, осуществляющих отслеживание резонансной частоты двигателя. The main disadvantage of devices that implement one-dimensional methods is a sharp limitation of the working range of the disturbing effects due to the lack of elements and operations that monitor the resonant frequency of the motor.

Известно устройство управления ПЭД [2]. Это устройство включает регуляторы амплитуды и частоты напряжения возбуждения ПЭД, а также управляемый генератор напряжения, датчик тока возбуждения и фазовый детектор, формирующий сигнал фазовой ошибки. Способ, положенный в основу реализации этого устройства, осуществляет амплитудное управление скоростью вращения ПЭД с одновременным отслеживанием резонансной частоты при изменении момента нагрузки. Отслеживание производят посредством отработки фазового сигнала ошибки. A known control device PED [2]. This device includes regulators of the amplitude and frequency of the excitation voltage of the SEM, as well as a controlled voltage generator, an excitation current sensor and a phase detector that generates a phase error signal. The method underlying the implementation of this device provides amplitude control of the speed of rotation of the SEM with simultaneous tracking of the resonant frequency when the load moment changes. Tracking is performed by working out the phase error signal.

Это устройство разработано для ПЭД толкающего типа с возбуждением продольно-изгибных колебаний пьезорезонатора и вследствие различий характеристик не может быть использовано для управления пьезодвигателем с возбуждением контурных колебаний. Для последнего, например, характерна существенная зависимость угла сдвига фаз тока и напряжения на резонансной частоте от возмущающих воздействий. Это делает невозможным отслеживание резонансной частоты путем отработки сигнала, пропорционального отклонению угла сдвига фаз тока и напряжения возбуждения ПЭД от заданного значения (фазового сигнала ошибки). Другим недостатком устройства является ограниченная возможность повышения КПД и, как следствие этого, надежности управления. Это связано с использованием амплитудного способа управления скоростью вращения двигателя. Например, в случае применения наиболее экономичного ключевого усилителя мощности регулирование амплитуды напряжения возбуждения осуществляют изменением напряжения питания этого усилителя с помощью последовательного регулирующего элемента. Это приводит к резкому снижению КПД устройства из-за потерь на этом элементе. This device is designed for a push-type PED with excitation of longitudinal-bending vibrations of a piezoelectric resonator and, due to differences in characteristics, cannot be used to control a piezoelectric motor with excitation of contour oscillations. The latter, for example, is characterized by a significant dependence of the phase angle of the current and voltage at the resonant frequency on disturbing influences. This makes it impossible to track the resonant frequency by working out a signal proportional to the deviation of the phase angle of the current and the PED excitation voltage from the set value (phase error signal). Another disadvantage of the device is the limited ability to increase efficiency and, as a consequence, the reliability of control. This is due to the use of the amplitude method of controlling the engine speed. For example, in the case of using the most economical key power amplifier, the regulation of the amplitude of the excitation voltage is carried out by changing the supply voltage of this amplifier using a sequential control element. This leads to a sharp decrease in the efficiency of the device due to losses on this element.

Последнее из рассмотренных устройств является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототипом). The last of the considered devices is the closest in technical essence to the proposed solution (prototype).

Целью изобретения является обеспечение реверса, повышение КПД и надежности управления. The aim of the invention is to provide reverse, increasing efficiency and reliability control.

Цель достигается тем, что в устройство помимо датчика частоты вращения, усилителя мощности (УМ) и элемента сравнения (ЭС) введены избирательный усилитель (ИУ) и управляемый фазовращатель (УФВ). Эти элементы позволяют реализовать операцию сдвига фазы напряжения на свободных электродах пьезорезонатора, необходимого для выполнения условий самовозбуждения на частоте, соответствующей положению рабочей точки на рабочем склоне характеристики скорость - частота независимо от величины внешних возмущений (например, нагрузочного момента). Таким образом, обеспечивается работоспособность управления при реверсе, а также в условиях сильных возмущений (практически при изменениях момента нагрузки во всем рабочем диапазоне, допускаемом характеристиками двигателя). С помощью этих элементов реализуется операция изменения частоты напряжения самовозбуждения в направлении компенсации сигнала рассогласования по скорости путем регулирования угла сдвига фазы напряжения на свободных электродах в функции от этого сигнала. Эта операция осуществляется при малых затратах мощности, что обеспечивает высокий КПД устройства и увеличивает надежность управления. При этом КПД устройства с ПЭД увеличивается на 10-15%. The goal is achieved by the fact that in addition to the rotational speed sensor, power amplifier (AM) and the comparison element (ES), a selective amplifier (IU) and a controlled phase shifter (UVB) are introduced. These elements make it possible to realize the operation of the phase shift of the voltage on the free electrodes of the piezoelectric resonator, which is necessary to fulfill the self-excitation conditions at a frequency corresponding to the position of the operating point on the working slope of the speed-frequency characteristic regardless of the magnitude of external disturbances (e.g., load moment). Thus, the operability of the control is ensured during reverse operation, as well as in conditions of strong disturbances (practically with changes in the load moment in the entire operating range allowed by the engine characteristics). Using these elements, the operation of changing the frequency of the self-excitation voltage in the direction of compensation of the mismatch signal in speed by adjusting the angle of the phase shift of the voltage on the free electrodes as a function of this signal is realized. This operation is carried out at low power consumption, which ensures high efficiency of the device and increases the reliability of control. In this case, the efficiency of the device with the SEM increases by 10-15%.

Из вышеперечисленного видно, что заявляемые признаки удовлетворяют критериям "новизна" и "существенность отличий". From the above it is seen that the claimed features satisfy the criteria of "novelty" and "materiality of differences."

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - характеристики ПЭД, иллюстрирующие его работу и представляющие зависимости на свободных электродах, скорости вращения двигателя, а также сдвига фаз напряжения возбуждения и на свободных электродах от частоты, снятые для фиксированных значений момента нагрузки М и амплитуды напряжения возбуждения А; на фиг.3 изображена кинематическая схема ПЭД с возбуждением контурных колебаний, где показаны расположение и коммутация электродов пьезорезистора. Figure 1 presents a block diagram of a device; figure 2 - characteristics of the PED, illustrating its operation and representing the dependence on the free electrodes, the speed of the motor, as well as the phase shift of the excitation voltage and on the free electrodes on the frequency, taken for fixed values of the load moment M and the amplitude of the excitation voltage A; figure 3 shows the kinematic diagram of the SEM with the excitation of loop oscillations, which shows the location and switching of the electrodes of the piezoresistor.

При управлении предлагаемым устройством генерируют напряжение возбуждения с помощью автогенераторного процесса, используя в качестве сигнала обратной связи напряжение на свободных электродах пьезорезистора. Тем самым обеспечивают отслеживание рабочей частоты вблизи резонансного значения. Выполнение условий самовозбуждения в области рабочих частот достигается сдвигом фазового угла напряжения на свободных электродах на заданное значение. При отключении скорости вращения от заданного значения осуществляют регулирование этого угла по ПИД-закону в функции сигнала ошибки. When controlling the proposed device, an excitation voltage is generated using a self-generating process, using the voltage on the free electrodes of the piezoresistor as a feedback signal. This ensures that the operating frequency is tracked near the resonance value. The fulfillment of the conditions of self-excitation in the field of operating frequencies is achieved by shifting the phase angle of the voltage on the free electrodes by a predetermined value. When the rotation speed is disconnected from the set value, this angle is regulated according to the PID law as a function of the error signal.

Устройство содержит ПЭД 1, на валу которого закреплен датчик частоты вращения - датчик обратной связи (ДОС) 2. Выходной сигнал ДОС, пропорциональный текущему значению скорости, поступает на один из входов ЭС 3, другой вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения (БЗЧ) 4. Выходной сигнал ЭС - сигнал ошибки по скорости ε(t) - через блок 5 регулирования частоты поступает на управляющий вход УФВ 6. Сигнал со свободных электродов пьезорезонатора ПЭД через переключатель (ПК) 7 поступает на вход ИУ 8. Выход ИУ подключен к сигнальному входу УФВ 6, а выход УФВ - к входу УМ 9. Выходной сигнал УМ через ПК 7 поступает на рабочие электроды пьезорезонатора ПЭД 1. The device contains a PED 1, on the shaft of which a speed sensor is fixed - a feedback sensor (DOS) 2. The output signal of the DOS, proportional to the current speed value, is supplied to one of the inputs of the ES 3, the other input of which is connected to the output of the speed setting unit (BCH) ) 4. The output signal ES is the error signal for speed ε (t) through the frequency control unit 5 and is fed to the control input of the UVB 6. The signal from the free electrodes of the piezoresonator PED through the switch (PC) 7 is fed to the input of the IU 8. The output of the IU is connected to signal input UVB 6, and UVB output - to the input of the PA 9. The output signal of the PA through PC 7 is supplied to the working electrodes of the piezoresonator PED 1.

Блоки 1, 7, 8, 6, 9 образуют петлю положительной обратной связи, т.е. реализуют автогенератор напряжения возбуждения ПЭД, обеспечивающий отслеживание рабочей частоты в районе резонансного значения. Блоки 1, 2, 3, 5, 6, 9, 7 составляют фазо-частотный контур регулирования скорости вращения ПЭД. Blocks 1, 7, 8, 6, 9 form a positive feedback loop, i.e. they realize a self-oscillator of the excitation voltage of the SEM, which provides tracking of the operating frequency in the region of resonance value. Blocks 1, 2, 3, 5, 6, 9, 7 comprise a phase-frequency circuit for controlling the speed of rotation of the SEM.

В качестве ПК 7 в простейшем случае используется механическое коммутирующее устройство на два положения и на два направления. С помощью этого ПК коммутируются свободные и рабочие электроды пьезорезонатора ПЭД и тем самым осуществляется реверс двигателя. As PC 7 in the simplest case, a mechanical switching device in two positions and in two directions is used. Using this PC, free and working electrodes of the piezoelectric resonator PED are switched and thereby the engine is reversed.

Блок 5 регулирования частоты осуществляет формирование сигнала управления фазовым углом напряжения на свободных электродах по ПИД-закону в функции сигнала ошибки по скорости. Регулирование осуществляется по следующей функции:
Uвых = K1Uвх+ K2

Figure 00000002
+ K3 ∫ Uвхdt
Коэффициенты К1, К2, К3 рассчитываются из условия обеспечения требуемого качества переходного процесса регулирования скорости. Блок регулирования частоты выполнен на базе операционных усилителей. Пропорциональные, суммирующие, интегрирующие, дифференцирующие звенья реализованы по типовым схемам.The frequency control unit 5 generates a control signal for the phase angle of the voltage at the free electrodes according to the PID law as a function of the speed error signal. Regulation is carried out according to the following function:
U out = K 1 U in + K 2
Figure 00000002
+ K 3 ∫ U in dt
The coefficients K 1 , K 2 , K 3 are calculated from the condition of ensuring the required quality of the transition process of speed regulation. The frequency control unit is based on operational amplifiers. Proportional, summing, integrating, differentiating links are implemented according to standard schemes.

УФВ 6 выполнен на операционном усилителе. Для осуществления регулирования фазы в его составе имеется полевой транзистор, работающий в режиме регулируемого сопротивления. Нижний и верхний пределы изменения фазового угла УФВ 6 устанавливаются из требований выполнения условий самовозбуждения автогенератора и из требования сохранения устойчивости контура регулирования по скорости соответственно. Дело в том, что при отсутствии ограничений сверху, когдаφΣ= φИУУФВУМ>π/2, рабочая точка переходит на нерабочий - левый склон характеристики скорость - частота, что приводит к инверсии фазы и, следовательно, к потере устойчивости в контуре регулирования скорости (см. фиг.2). Здесь φИУУФВУМ - углы сдвига фаз, вносимые ИУ 8, УФВ 6, УМ 8 соответственно. С другой стороны, при отсутствии ограничения снизу, если φΣ= φИУУФВУМ<<π/2, рабочая точка оказывается глубоко внизу на склоне характеристики напряжение на свободных электродах - частота (фиг.2). При этом перестает выполняться одно из условий самовозбуждения автогенератора - условие баланса амплитуд.UVB 6 is made on an operational amplifier. To carry out the regulation of the phase in its composition there is a field-effect transistor operating in an adjustable resistance mode. The lower and upper limits of the phase angle change of UVB 6 are established from the requirements for fulfilling the conditions of self-excitation of the oscillator and from the requirement to maintain the stability of the speed control loop, respectively. The fact is that in the absence of restrictions from above, when φ Σ = φ ИУ + φ UVB + φ УМ > π / 2, the operating point switches to non-working - the left slope of the characteristic is speed - frequency, which leads to phase inversion and, consequently, to loss stability in the speed control loop (see figure 2). Here, φ ИУ , φ UVB , φ УМ are the phase angle angles introduced by ИУ 8, UVB 6, УМ 8, respectively. On the other hand, in the absence of a lower limit, if φ Σ = φ ИУ + φ UVB + φ УМ << π / 2, the operating point is deep down on the slope of the characteristic voltage on the free electrodes - frequency (figure 2). In this case, one of the conditions for self-excitation of the oscillator ceases to be satisfied - the condition of balance of amplitudes.

Включение в состав устройства ИУ 8 необходимо для предотвращения самовозбуждения схемы на частотах паразитных мод колебаний пьезорезонатора. Резонансная частота ИУ выбирается совпадающей с центром области частот, внутри которой группируются резонансные частоты пьезодвигателя при заданных диапазонах изменения А и М и при реверсе двигателя. Полоса пропускания ИУ должна быть шире упомянутой выше области частот и одновременно достаточно узкой, чтобы надежно подавлять сигналы паразитных частот. Указанное условие выполняется, когда величина добротности избирательной цепи ИУ составляет 3-7. The inclusion of the device IU 8 is necessary to prevent self-excitation of the circuit at the frequencies of the parasitic modes of vibration of the piezoresonator. The resonant frequency of the DUT is selected to coincide with the center of the frequency region, within which the resonant frequencies of the piezoelectric motor are grouped for the given ranges of change of A and M and when the engine is reversed. The bandwidth of the DUT should be wider than the above frequency range and at the same time narrow enough to reliably suppress spurious frequencies. The specified condition is fulfilled when the quality factor of the electoral circuit of the PS is 3-7.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Амплитуда напряжения возбуждения не регулируется, ее величина определяется напряжением питания и сохраняет приблизительно постоянное значение, равное А1 (см. фиг.2). В исходном состоянии нагрузочный момент равен М2, а рабочая точка находится в положении а (фиг.2). Скорость вращения ПЭД близка к заданной, а сигнал рассогласования на выходе ЭС 3 через блок 5 регулирования частоты воздействует на управляющий вход УФВ 6 так, что условие баланса фаз φИУУФВУМ2=0 выполняется на частоте f1, обеспечивая положение рабочей точки на правом - рабочем склоне характеристики скорость - частота (фиг.2).The amplitude of the excitation voltage is not regulated, its value is determined by the supply voltage and maintains an approximately constant value equal to A 1 (see figure 2). In the initial state, the load moment is equal to M 2 , and the operating point is in position a (figure 2). The speed of rotation of the PEM is close to the specified one, and the error signal at the output of the ES 3 through the frequency control unit 5 acts on the control input of the UVB 6 so that the phase balance condition φ ИУ + φ UVB + φ УМ2 = 0 is satisfied at the frequency f 1 , providing the position of the working point on the right - the working slope of the characteristics of the speed - frequency (figure 2).

Пусть имеет место скачкообразное изменение момента до значения М1 > М2. Скорость процессов установления частоты колебаний автогенератора определяется в основном инерционностью процессов в пьезорезонаторе, которая в свою очередь на 3-4 порядка меньше инерционности процессов установления скорости вращения. Поэтому практически до начала переходного процесса изменения скорости вращения устанавливается новое значение частоты автогенератора, определяемое из условия баланса фаз φИУУФВИМ2=0, где φУФВ= φУФВ.ИСХ. Как следует из этого уравнения, φ2 стремится сохранить старое значение, а рабочая точка стремится в положение б, оставаясь на рабочем склоне характеристики скорость - частота. В дальнейшем в процессе отработки возникающего сигнала рассогласования по скорости происходит изменение управляющего напряжения УФВ 6. В результате изменяется (увеличивается) φУФВ и, как следствие, уменьшается частота автогенератора до тех пор, пока не будет скомпенсирован сигнал рассогласования по скорости. По окончании этого процесса рабочая точка оказывается в положении в, а значение частоты равно φ2.Let there be an abrupt change in the moment to a value of M 1 > M 2. The speed of the processes of establishing the oscillator oscillation frequency is determined mainly by the inertia of the processes in the piezoelectric resonator, which, in turn, is 3-4 orders of magnitude lower than the inertia of the processes of establishing the rotation speed. Therefore, almost before the beginning of the transition process of changing the rotation speed, a new value of the oscillator frequency is established, determined from the phase balance condition φ ИУ + φ UVB + φ IM2 = 0, where φ UVB = φ UVB . As follows from this equation, φ 2 tends to maintain the old value, and the operating point tends to position b, remaining on the working slope of the speed-frequency characteristic. Subsequently, in the process of developing the emerging speed error signal, the control voltage of the UVB 6 changes. As a result, the UVB φ changes (increases) and, as a result, the oscillator frequency decreases until the speed error signal is compensated. At the end of this process, the operating point is in position b, and the frequency value is equal to φ 2 .

Пусть в исходном состоянии рабочая точка находится в положении в (фиг. 2) и происходит сброс нагрузочного момента до значения М2 < М1. Поведение системы в этом случае аналогично описанному выше. Еще до начала переходного процесса изменения скорости происходит перестройка частоты автогенератора в условиях сохранения исходного значения φ2. При этом рабочая точка стремится в положение г, оставаясь на рабочем склоне характеристики скорость - частота. В дальнейшем в результате отработки возникающего сигнала рассогласования по скорости рабочая точка перемещается в положение а (фиг.2).Suppose that in the initial state the operating point is in the position in (Fig. 2) and the load moment is reset to the value M 2 <M 1 . The behavior of the system in this case is similar to that described above. Even before the beginning of the transition process of changing the speed, the frequency of the oscillator is tuned in the conditions of maintaining the initial value of φ 2 . In this case, the working point tends to the position r, remaining on the working slope of the speed-frequency characteristic. Subsequently, as a result of working out the emerging speed error signal, the operating point moves to position a (Fig. 2).

Пусть в исходном состоянии М = М2 и происходит пуск системы, т.е. скорость вращения n = 0. Если бы не было ограничения φУФВ по максимуму, то непосредственно после пуска под действием значительного по величине сигнала рассогласования по скорости могло бы оказаться φИУУФВУМ>π/2, т.е. условие баланса фаз φИУУФВУМ2= 0оказалось бы выполненным на частотах, соответствующих левому - нерабочему склону характеристики скорость - частота. Это привело бы к потере устойчивости контура регулирования по скорости. Однако в схеме УВФ 6 введено конструктивное ограничение максимального угла φУФВ, так что φИУУФВУМ≅π/2. В этом случае непосредственно после пуска условие баланса фаз выполняется при φ2=π/2, и, следовательно, автогенератор возбуждается на частоте fрез.1 (до тех пор, пока n < nзад, φИУУФВУМ=π/2,φ2=π/2,f=fрез.1) После того как скорость вращения превысит заданное значение, φИУУФВУМ начинает уменьшаться под действием сигнала рассогласования по скорости, следствием чего является уменьшение φ2 и увеличение частоты. Это вызывает уменьшение скорости вращения. По окончании переходного процесса рабочая точка оказывается в положении а (фиг.2).Suppose that in the initial state M = M 2 the system starts up, i.e. rotation speed n = 0. If there were no maximum φ UVB limitation, then immediately after start-up, under the action of a signal with a significant magnitude mismatch, φ ИУ + φ UVВ + φ УМ > π / 2, i.e. the phase balance condition φ ИУ + φ UVB + φ УМ2 = 0 would be satisfied at frequencies corresponding to the left - inoperative slope of the speed - frequency characteristic. This would lead to a loss of stability of the speed control loop. However, in the UVF 6 scheme, a constructive restriction is introduced on the maximum angle φ UVB , so that φ ИУ + φ UVB + φ УМ ≅π / 2. In this case, immediately after start-up, the phase balance condition is satisfied at φ 2 = π / 2, and, therefore, the self-excited oscillator is excited at a frequency f res. 1 (as long as n <n ass , φ ИУ + φ UVB + φ УМ = π / 2, φ 2 = π / 2, f = f res. 1 ) After the rotation speed exceeds a predetermined value, φ ИУ + φ UVB + φ УМ starts to decrease under the action of the speed error signal, which results in a decrease in φ 2 and increase in frequency. This causes a decrease in rotation speed. At the end of the transition process, the operating point is in position a (figure 2).

Ограничение максимального угла φУФВ предотвращает переход рабочей точки на нерабочий склон характеристики скорость - частота не только во время пуска, но и во всех других случаях, когда возможны колебания скорости вращения, например при появлении эффекта перерегулирования.Limiting the maximum angle φ UVB prevents the transition of the operating point to an inoperative slope of the speed-frequency characteristic not only during start-up, but also in all other cases when rotation speed fluctuations are possible, for example, when an overshoot effect occurs.

Введение новых элементов - УФВ 6 и ИУ 8 - позволяет реализовать отслеживание рабочей частоты в районе резонансного значения путем организации автогенераторного процесса, используя напряжение на свободных электродах в качестве сигнала обратной связи и осуществляя сдвиг фазы этого напряжения на величину, необходимую для выполнения условий самовозбуждения на заданной частоте. Это обеспечивает работоспособность предлагаемого устройства в условиях реверса и при изменениях момента нагрузки в рабочем диапазоне. Использование для этой цели элементов, описанных в устройствах-аналогах, невозможно вследствие различий характеристик объектов управления. The introduction of new elements - UVB 6 and IU 8 - allows you to monitor the operating frequency in the region of the resonant value by organizing a self-generating process, using the voltage on the free electrodes as a feedback signal and performing a phase shift of this voltage by the amount necessary to fulfill the self-excitation conditions for a given frequency. This ensures the operability of the proposed device under reverse conditions and with changes in the load moment in the operating range. The use for this purpose of the elements described in analog devices is impossible due to differences in the characteristics of control objects.

Организация управления скоростью вращения ПЭД путем регулирования угла сдвига фаз напряжения на свободных электродах в функции сигнала рассогласования по скорости, реализованная с помощью УФВ 6, позволяет отказаться от регулирования амплитуды напряжения возбуждения, что увеличивает КПД устройства на 10-15% по сравнению с устройством-аналогом. The organization of control of the speed of rotation of the SEM by adjusting the angle of the phase shift of the voltage on the free electrodes as a function of the signal of the error of speed, implemented using UVB 6, allows you to refuse to control the amplitude of the excitation voltage, which increases the efficiency of the device by 10-15% compared with the analog device .

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее датчик частоты вращения, установленный на выходном валу пьезоэлектрического двигателя и выходом подключенный к одному входу элемента сравнения, другой вход которого подключен к блоку задания частоты вращения, а выход - к входу блока регулирования частоты вращения, переключатель с четырьмя выводами, два из которых предназначены для подключения к рабочим и свободным электродам пьезорезонатора пьезоэлектрического двигателя соответственно, усилитель мощности, выход которого подключен к третьему выводу переключателя, отличающееся тем, что в него введены усилитель и управляемый фазовращатель, выход которого подключен к входу усилителя мощности, вход усилителя подключен к четвертому выводу переключателя, а выход усилителя подключен к сигнальному входу управляемого фазовращателя, управляющий вход которого соединен с выходом блока регулирования частоты вращения. A device for controlling a piezoelectric engine, comprising a speed sensor mounted on the output shaft of the piezoelectric engine and an output connected to one input of the comparison element, the other input of which is connected to the speed setting unit, and the output to the input of the speed control unit, a switch with four outputs , two of which are designed to connect to the working and free electrodes of the piezoelectric resonator of the piezoelectric motor, respectively, a power amplifier, output to which is connected to the third output of the switch, characterized in that an amplifier and a controlled phase shifter are inserted into it, the output of which is connected to the input of the power amplifier, the input of the amplifier is connected to the fourth terminal of the switch, and the output of the amplifier is connected to the signal input of the controlled phase shifter, the control input of which is connected to the output of the speed control unit.
SU5004383 1991-07-05 1991-07-05 Device for control over piezoelectric motor RU2025882C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5004383 RU2025882C1 (en) 1991-07-05 1991-07-05 Device for control over piezoelectric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5004383 RU2025882C1 (en) 1991-07-05 1991-07-05 Device for control over piezoelectric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2025882C1 true RU2025882C1 (en) 1994-12-30

Family

ID=21586323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5004383 RU2025882C1 (en) 1991-07-05 1991-07-05 Device for control over piezoelectric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2025882C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608842C1 (en) * 2015-09-28 2017-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Self-sensitive linear piezoelectric actuator control device
RU2631332C2 (en) * 2015-07-09 2017-09-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") Device and method of self-sensitive ultrasonic motor control
RU2698578C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-28 Общество с ограниченной ответственностью "РЭНК" (ООО "РЭНК") Power supply device of stepped piezoelectric engine (versions)
RU192989U1 (en) * 2018-11-06 2019-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Piezoelectric control system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Ерофев А.А. Пьезоэлектронные устройства автоматики, М.-Л., 1982, с.108. *
2. Авторское свидетельство СССР N 881899, кл. H 01L 41/08, 1979. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631332C2 (en) * 2015-07-09 2017-09-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") Device and method of self-sensitive ultrasonic motor control
RU2608842C1 (en) * 2015-09-28 2017-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Self-sensitive linear piezoelectric actuator control device
RU192989U1 (en) * 2018-11-06 2019-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") Piezoelectric control system
RU2698578C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-28 Общество с ограниченной ответственностью "РЭНК" (ООО "РЭНК") Power supply device of stepped piezoelectric engine (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5479063A (en) Driving device for ultrasonic wave motor
US4888514A (en) Driving apparatus for ultrasonic motor
EP0261810B1 (en) Drive method for ultrasonic motor providing enhanced stability of rotation
US4056761A (en) Sonic transducer and drive circuit
KR100392261B1 (en) Elliptical vibration device
JPH0590955A (en) Operating method of wide-band oscillator using bias compensation
RU2025882C1 (en) Device for control over piezoelectric motor
US5192889A (en) Ultrasonic motor driver
JP2995789B2 (en) Ultrasonic motor drive
US5459369A (en) Control apparatus for travelling wave driven motor
JPH1118456A (en) Driver for oscillatory actuator
JPH03239168A (en) Ultrasonic motor drive system
SU754529A1 (en) Device for soldering storage battery terminals
JP3695773B2 (en) Drive unit for ultrasonic transducer
JP2766787B2 (en) Ultrasonic transducer drive
JP2543106B2 (en) Ultrasonic motor drive
SU913484A1 (en) Method of control of piezoelectric motor
KR100351522B1 (en) Self-contained vibration type vibration device
SU913485A1 (en) Device for control of piezoelectric motor
JP2574293B2 (en) Ultrasonic motor driving method
JPH05199776A (en) Driving circuit for oscillation wave motor
JPH01209964A (en) Drive circuit for vibration wave motor
JP3202423B2 (en) Vibration wave drive
JPH04322179A (en) Method of driving ultrasonic motor
JPH02214481A (en) Apparatus for driving ultrasonic motor