微动平台压电作动器低频模型

针对六自由度平台的低频扰动,设计出一种用于低频隔振的压电作动器.通过作动器动态实验系统实验分析输入电压-输出力关系,结果表明,在低于25 Hz的动态电压驱动下,输入-输出不符合压电效应.因此,建立适用于平台低频控制的作动器低频双折线模型,并通过实验表明,所建低频模型能很好的吻合作动器的实际特性.     

压电叠层作动器机电性能实验分析

对压电叠层作动器的机电性能进行了实验测试与分析。主要测量了重复精度、稳定性、不同负载的位移输出、迟滞度、刚度特性等参数,为确定作动器在主动杆中的最优预载荷等提供参考数据。实验结果证实了作动器的重复精度为±0.5μm,最大漂移量为0.1μm,机电特性与外加负载有很大关系:一定压应力下的压电作动器输出位移增大,位移输出迟滞度会有一定程度的改善;弹性模量随应力和驱动电压的增大而逐渐增大,但电压升至一定程度时将基本趋于稳定。     

压电作动器在微力微位移装置中的应用

在微力微位移装置中采用闭环控制压电作动器实现微位移进给和微力加载，设计了加载机构，建立加载机构的压电作动器输入电压、加载装置输位移和输出力之间的关系。通过电容测位移仪检测输出位移，实验得到加载系统刚度，根据压电作动器输入电压、加载装置刚度，计算出加载力大小。该方法为微机械力学性能测试仪打下了基础。     

预压力对压电叠层作动器性能的影响

由于压电叠层作动器只能承受压力，为了保证压电智能主动杆能够承受一定的拉力，设计了预压装置。为了考察压电叠层作动器在受压情况下的工作性能，设计了压电叠层作动器的受压性能实验。实验结果表明，在一定的压力作用下，输出位移增加，迟滞度减小。分析认为，在压力作用下压电陶瓷晶体结构发生变化，对逆压电效应产生影响，在电场作用下导致输出位移增大和迟滞度减小。     

压电陶瓷致动器自适应逆控制方法的研究

压电陶瓷器件在精密定位和微位移控制中得到了广泛的应用，但是它也存在着迟滞，蠕变和位移非线性等不足，该文将自适应逆控制思想应用于对压电陶瓷致动器的控制，通过对其机电变换特性的分析，用自适应法建立压电陶瓷的迟滞蠕变模型和逆模型，并且在此基础上建立实验系统，对压电陶瓷致动器进行自适应逆控制法的研究，实验数据分析结果表明，该控制方法有良好的学习功能，系统的输出线性误差从28．1％减少到1．56％。     

压电陶瓷作动器的改进Duhem迟滞建模

针对压电陶瓷作动器自身存在的迟滞特性,且在高频信号下迟滞现象更严重的问题,该文提出了一种基于单输入单输出关系建立的改进Duhem模型.根据实验测得压电陶瓷作动器输入输出数据,采用差分进化算法辨识得到作动器的参数化模型,并通过与经典Duhem模型进行对比,验证了该模型的有效性.实验结果表明,与经典Duhem模型相比,改进...     

非线性压电作动器的振动模糊控制方法

在振动主动控制问题中，压电作动器常表现出一定的非线性特性。研究压电作动器的非线性特性，对于设计智能结构中的控制系统和控制策略非常重要。该文针对压电作动器表现出的非线性特性，提出一种基于模糊自适应滤波算法的前馈主动控制方法。数值仿真结果表明了该非线性模糊自适应控制方法的有效性。     

基于H-like模型的压电陶瓷作动器内模控制

针对压电陶瓷作动器的率相关特性降低应用端控制精度的问题,该文研究了基于Hammerstein-like模型的内模控制策略。其中非线性部分由最小二乘支持向量机模型表示,动态线性部分由自回归历遍模型表示。在此基础上构建了系统逆模型,设计了内模控制器以实现对压电陶瓷作动器的跟踪控制,最后通过实验平台进行了验证。实验结果表明,实时跟踪100 Hz内的期望信号相对误差均小于10%,证明了所设计内模控制方案的有效性。     

精密工程中压电作动器两种高压驱动电源的研制

分别介绍了用普通耐压器件直流放大管和MOSFET功率开关管实现的1000V以上输出的压电陶瓷微位移驱动电源和超声振动驱动电源的设计思想、电路原理、设计计算及安装调试等内容,该设计的特点是电路简单、经济实用以及安全可靠。     

压电微作动器相位特性分析与改进

误差补偿作动器相位特性等动态性能对补偿控制系统有着非常重要的影响。该文在对压电陶瓷叠堆微位移作动器电压驱动过程分析的基础上，首次给出完整的相位特性分析，分析了影响压电陶瓷微作动器相位特性的三个主要因素及它们相应引起的相位滞后量。计算结果显示出机械结构引起的相位滞后占整个压电微作动器相位滞后量的主要成分。该文分析方法和结果有助于PMDA控制系统优化设计，并使机床误差实时补偿更有效、精密和容易。     

压电微位移致动器的研制及其应用

文章是以光纤光栅传感系统中匹配FBG光纤解调为背景展开研究的,对压电陶瓷的材料特性、压电陶瓷驱动电源的软硬件设计和压电微位移致动在匹配FBG光纤解调中的应用等问题进行了探讨,开发了实用的压电微位移致动器。针对压电陶瓷的容性负载特性,提出了驱动电源的设计方案,完成了驱动电源软硬件设计,构建了直流稳压电路、PA78组成的混合放大电路。实验表明,所研制的压电微位移致动器具有良好性能,可应用于光纤光栅传感系统的匹配FBG光纤解调中。     

多层压电陶瓷位移控制器结构的强度与优化分析

从结构强度分析的角度对多层压电结构陶瓷位移控制器在电极端部区域容易断裂而至使系统工作失效这一应用问题进行了研究，采用云纹干涉实验测试与有限元数值模拟相结合的方法讨论了导致破坏的原因，用数值分析法分析了电极尖端不均匀电场奇异性引起的应力集中。在保证加工工艺可行和结构功能不变的前提下，从几何构形的角度提出了两种多层压电结构几何优化模型并验证了其中一种优化模型可以有效的缓释应力集中，从结构可靠性的角度证明是一种有效的优化设计方案。     

尺蠖型压电驱动器结构及其特性

由于微纳米级精密定位技术在原位测试、精密光学、超精加工等领域的作用无可替代,因此具有精密定位功能的各种新型驱动器受到国内外学者的广泛关注,其中尺蠖型压电驱动器的研究尤为活跃。该类驱动器定位精度高,结构紧凑,输出力大,运动稳定,具备较大工作行程的同时拥有较高的运动分辨率,在各类驱动器中综合优势明显。首先,介绍了尺蠖型压电驱动器的原理和关键部件;其次,对直线型、旋转型和一体型三类代表性尺蠖驱动器的研究进展进行了总结和归纳,分析了各自的主要结构、动作原理、性能特点和适用场合。结果表明,实用性问题是未来研究重点,可从构型设计、控制系统、补偿算法以及温度控制等方面加以改进。     

压电悬臂梁俘能器输出特性仿真分析

为了研究压电俘能器的振动频率、内阻抗、负载及输出功率之间的耦合关系,基于ANSYS APDL软件,对单、双晶串联、双晶并联等多种不同配置方式的压电悬臂梁俘能器进行了压电 电路耦合分析。研究表明,俘能器内阻抗随振动频率呈现非线性变化,在短路谐振频率处达到最小值,在开路谐振处达到最大值;俘能器内、外阻抗匹配时,俘能器输出功率达到最优值;俘能器阻尼较小时,最优输出功率出现在短路谐振与开路谐振处,随着阻尼比逐渐增加,最优输出功率出现在两者之间,且只有一个峰值。     

压电叠层传感/致动器的特性研究

压电叠层传感／致动器是智能主动构件中的重要组成部分，是一个机电耦合的交互系统。给出了压电叠层传感／致动器的设计原理，并对压电叠层传感／致动器的动静态工作特性进行了实验研究与分析，揭示了其输出位移大、稳定性和重复性好、滞后效应小等优良特性，为研制性能优良、稳定的智能主动构件提供了依据。     

压电式射流激励器工作特性的实验研究

实验设计了压电式合成射流激励器及压电振子振幅测量系统和合成射流速度测量系统.此射流激励器为换能装置,产生的合成射流速度与电参数如驱动频率、信号波形、驱动电压等因素有关.只有驱动频率在一定范围内时才会产生射流速度,且存在着最佳的驱动频率;方波与正弦波、三角波相比可产生更大的射流速度;合适的射流口尺寸也可提高射流速度.     

新型惯性压电驱动机构的仿真分析

提出通过机械方式控制压电驱动机构和支撑面之间正压力的有序变化,形成有规律的新型惯性压电驱动机构的研究方案。分析了机构的运动机理,建立了机构的动力学模型,应用现代控制理论,利用Matlab对机构进行运动学仿真,得到了机构位移仿真曲线,设计、制作了驱动机构样机,并作了相关的性能测试。仿真计算和试验结果表明了运动机理和动力学模型的正确性。     

基于压电动力的双级式驱动器

采用双级结构，以满足驱动器的多种功能要求。利用压电陶瓷的高响应速度特性，设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构，实现驱动的自锁与步进；利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高。对双级式驱动器进行了实验研究，结果表明，双级式驱动器具有2～3nm的位移分辨力、不小于200N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度。     

压电驱动器的率相关迟滞特性建模与测试

该文提出了一种与速率相关的Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型来表征压电驱动器的速率相关迟滞非线性。该模型基于双边Play算子的经典P-I模型,引入多项式修正其中心对称性。在此基础上将驱动电压升降速率引入模型参数中,用以描述其率相关性。测试压电驱动器的率相关迟滞特性,采用最小二乘算法对模型参数进行辨识。结果表明,在速率为0.12～6 V/ms内最大误差为0.076～0.190μm,均方根误差为0.044～0.077μm,相对误差为1.2%～3.2%,验证了所建模型的准确性。