高频超声波系统智能控制技术

作     者：隋修武 蔡俊杰 舒风华 SUI Xiuwu;CAI Junjie;SHU Fenghua

作者机构：天津工业大学机械工程学院重点实验室天津300387 

出 版 物：《应用声学》 (Journal of Applied Acoustics)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：783-790页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0810[工学-信息与通信工程] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 10[医学] 

基　　金：航空科学基金资助项目(201729Q2001) 

主　　题：高频超声波系统 频率跟踪 功率控制 智能控制算法 

摘      要：为改善高频超声波系统由谐振频率跟踪性能不足导致的低功率传输问题,对系统自适应处理能力加以改进。以一参数已知的超声换能器作为研究对象,围绕其搭建实验平台,建立以超声换能器工作频率、工作电流有效值为输入参数,超声驱动信号频率为输出参数的预测控制模型并嵌入单片机中,与直接数字频率合成器元件共同组成控制核心,实时预测控制供能端驱动信号频率,跟踪输出端谐振频率。实验结果显示,该技术可以有效控制超声驱动信号频率且系统跟踪调谐精度的相对误差在0.82%以内,使得输出功率误差最大为6.51%,平均控制时长为0.96 s,显著提高系统频率跟踪效果。同时,该实验方法提供了一种可以有效建立高频超声波系统预测控制模型的参考,具有较强的适用性。