利用μc/GuI所提供的丰富的控件功能，提供了简洁、友好的人机交互界面。最后利用所设计的系统对电机作闭环驱动，并进行了测试。实验结果表明，该设计缩短了软件开发周期，同时得到了比较精准的控制精度：
O引 言
超声波电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应并激发定子弹性体的超声振动而工作的、具有全新结构和工作原理的微特电机。超声波电动机的许多优点，特别是动作响应快，使其在精密控制领域有独特的优越性。超声波电动机的特殊结构和驱动原理决定了它的传递函数是非线性的，目前还没有一个精确的数学模型，因而对它的驱动控制技术研究是超声波电动机研究的重点和难点。在国外，AtsuoKaTo等人实现了环形行波型超声波电动机的柔顺控制，并实现了超声波电动机直接驱动机械臂的柔顺控制。Yuj Izuno等人实现了基于模糊推理的高性能速度/位置控制策略。Tomonobu senjyu等人实现了自适应控制下的超声波电动机自适应速度控制。Faa Jenglin提出将模糊神经元网络技术应用于超声波电动机位置控制，以降低因电机参数变化而造成对控制精度的影响。seijoyagi等人应用相移输入及电压输入与一个模糊控制器，实现了超声波电动机的快速精密定位控制。。在国内，天津大学的夏长亮等人设计了基于单片机和PwM技术的超声波电动机驱动控制系统。东南大学的胡敏强等人设计了基于DsP的超声波电动机驱动控制系统。
由于普通单片机的时钟频率较低，无法处理较多的任务和复杂算法的加载，所以用它作为超声波电动机这种动作响应快、控制精度高的特种电机的控制核心无法满足需求，而且不能运行操作系统，不方便程序的移植和修改。DsP则更偏重与算法，且价格较高，用于电机控制也不足很合适。与上述两种相比，ARM微控制器具有高运算速度、强大的事务管理能力和低廉的价格等优点，它即可运行操作系统，又可作实时控制使用。这些优点使基于ARM的控制系统能够轻松运行复杂的控制算法.实现更加精确的控制。这样的嵌入式系统在外围电路上更为精简。本文以s3c4480x系列ARM徽控制器为系统核心，详细地介绍了系统硬件的组成和工作原理，同时给出了系统软件主程序的设计思路.
1系统硬件设计
前人的研究表明，环形行波型超声波电动机的驱动电源要求为两相相位相差90°，频率在谐振点附近的正弦交流信号。本文所设计的基于ARM的超声波电动机嵌入式驱动控制系统正是依据这样的电源要求的。本控制系统由主控制模块、信号发生模块、功率放大模块和反馈输出模块等五部分组成。
主控制模块采用基于ARM7TDMI核的s3c4480x系列ARM微控制器，其作用是接收反馈输出模块的反馈信号、运行算法、输出频率控制字。信号发生模块由一系列芯片组成，主要有D/A转换器、v/F转换器和环形计数器，它的作用是接收频率控制宁信号，经D/A转换成相应电压，再经v/F转换成可编程控制的频率信号，该信号作为环形计数器的脉冲信号，产生四路相位依次差90°的脉冲信号。
功率放大模块包括一个半桥驱动芯片IR2103和变压器，通过耦合逆变将四路脉冲转换成两路相位差90°的交流方波脉冲信号。因为电机近似于容性负载，所以加上电机后，驱动信号就近似于正弦波信号。反馈输出模块由编码器构成，通过计算限定时间内的脉冲个数得出速度和位置信息。系统结构图如图1所示.
2系统软件设计
本系统的软件部分主要分为LcD显示模块、键盘输入模块、触摸屏模块、波形发生模块、反馈计算模块和算法模块等六个模块：系统的工作流程如下：系统上电运行后I.cD显示欢迎界面，等待“欢迎进入”的触摸，然后进入主控界面，主控界面最初所有输出值显示为O，按下外部中断O后进入键盘输入状态，在所有输入文本框全部输入完毕后，按下ENTER或CANcEL键后退出键盘输入状态，然后按下起动模式触摸键起动电机，这时主控界面可以动态地显示电机的运行状况，也可进入实时睦线界面查看动态曲线。当按下停机按键后电机停止工作。
系统主程序流程图如图3所示：
触摸屏和LcD的各项功能都是通过GuI里的函数完成的。系统的主控界面如图2所示。界面中间的转盘可以跟随电机轴的转动实时地转动。图中转盘指针有三个，10点钟方向的是指针转动的留影，实际试验中留影现象没有照片中明显。12点钟方向指针有两个，一个是基准位置指针(不动)，另一个是随电机转动的指针。图中左侧数据为输入值，右侧为输出值。下面黄色的按钮是工作模式选择按钮，有以下工作模式可供选择：停止、全速正转、全速反转、正向定位、反向定位、实时曲线、返回。
主程序工作在μc/Os—II嵌入式实时操作系统下，负责各个子任务之间的调度。任务之间的调度是通过μc/Os—II的两个信号量函数OssemPend和0ssemP0s实现的。
3实验结果
利用上述控制系统，对直径为60 mm的环形行波型超声波电动机进行驱动、控制，得到r系列测试结果。图4显示了开环状态下速度一频率一时间开环特性曲线：由图4可知，在开环状态下，固定电机的工作频率.速度会随着时间不断降低。这是由电机本身的频率漂移现象引起的，频率越高电机转速越慢：这组曲线是在电机工作在谐振点以后测得的。图5是采用了PTD算法闭环控制得到的速度一时间特性曲线。将PID算法的比例、积分和微分参数设定为1、10、l时速度稳定在设定值的响应时间最短，超调最小。结果显示，速度能够稳定在5%的误差范围内。
定位控制是将速度按照距日标值的距离分挡设置的。图6显示了闭环速度时间特性曲线。由图可以清楚地观察到分挡的过程。图7显示了闭环位置时间特性曲线，由图可知电机能够平滑地运行到设定位置附近。多次试验结果表明，设定距离越短越精确。
4结语
本文成功尝试了基于ARM的超声波电动机驱动控制系统设计，也成功地将μc/Os—II和μc/cuI
移植到s3c4480x上，同时开发了基于μc/Os—II的超声波电动机驱动控制系统软件部分。实验结果表明，电机的速度与定位控制效果相对精确。但仍然存在一定的误差。主要原因有两方面：一方面是由于系统的硬件设计的局限性，无法进行调相调速控制;另一方面是采用的算法比较简单。在后续研究中着解决了这两个问题，将会使控制效果更加精确。
