文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
基于嵌入式的超磁致伸缩换能器频率跟踪系统设计研究
姓名:张乔
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:王博文
20070101
河北工业大学硕士学位论文
基于嵌入式的超磁致伸缩换能器频率跟踪系统研究
摘要
超磁致伸缩材料具有磁致伸缩应变大、磁机械耦合系数高、能量密度高、反应速度快
等一系列优异性能,使它在换能、传感和驱动等高新技术领域中有广泛的应用前景。超磁
致伸缩换能器是利用超磁致伸缩材料将电磁能转换为机械振动的换能装置,在工业、生物医
学和军事防御等行业有很好的应用前景。因此研究超磁致伸缩换能器的控制系统,尤其是
频率跟踪系统,对于超磁致伸缩换能器的广泛应用具有重要的现实意义。
针对换能器在工作中易表现出谐振状态不稳定的问题,为了保证换能器系统始终工作
在谐振状态,对换能器进行了频率跟踪控制技术的研究,提出了软件与硬件相结合的频率
跟踪方案:硬件完成频率跟踪的精跟踪,主要由锁相环来实现;软件完成频率跟踪的粗跟踪,
由嵌入式系统实现。
本文首先对超磁致伸缩换能器的样机进行频率与振幅之间关系的实验研究,证明当换
能器工作在谐振状态时,其输出振幅最大。接着对换能器驱动系统谐振状态进行了理论分
析,然后根据分析,确定采用锁相环控制方法,并且论述了锁相环的工作原理。因为锁相
环频率跟踪的频率捕捉范围的限制,论文采用软件与硬件相结合的方法实现换能器的频率
跟踪。论文最后设计了系统的硬件和嵌入式 Linux 系统平台的搭建。硬件部分主要由波形
发生电路、锁相环电路、功率放大电路、振幅采样电路、S3C2410 系统电路组成;嵌入式
系统平台搭建包括 Bootloader 移植、Linux 内核移植、Linux 根文件系统移植、应用程序移
植。
关键词:超磁致伸缩换能器,频率跟踪,锁相环,S3C2410,嵌入式 Linux
I
基于嵌入式的超磁致伸缩换能器频率跟踪系统研究
STUDY ON FREQUENCY TRACKING SYSTEM
BASED ON EMBEDDED SYSTEM FOR
GIANT OSTRICTIVE TRANSDUCER
Abstract
The giant ostrictive materials possess large ostriction, high coupling
coefficient, high energy density, fast response and so on, which make them have a wide range of
potential applications in energy transformation, sensor and actuating, etc. The giant
ostrictive transducer, using a giant ostrictive material as a main element, can
transform ic energy into mechanical energy. It can be applied in biomedicine,
militaryaffairs recovery etc. Here we have carried out some research work about controlling
system, like as frequency tracking system, of the giant ostrictive transducer to develop the
transducer.
The approach of frequency tracking has been studied in order to ensure the transducer
system working in resonance state all the time. An approach has been proposed in achieving
frequency tracking, in which Embedded System plish the main work, and PLL is a
plementarity.
In this paper, firstly the relationship bet