压电陶瓷驱动器迟滞非线性的改善方法

压电陶瓷驱动器在微位移定位方面被广泛应用,但压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,因此,介绍了各种改善压电陶瓷驱动器迟滞非线性特性的方法,并提出了用3次样条插值法和最小二乘曲线拟合法来实现压电陶瓷驱动器的精确定位,改善压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性,实验表明,以上方法可使压电陶瓷驱动器的定位误差小于5％.     

人工全膝关节置换术后早期感染的治疗

设计一种以压电陶瓷为驱动,通过柔性机构放大输出位移的精密定位工作台.给出了该精密定位工作台的结构模型,建立了精密定位工作台的位置输入输出方程,分析和计算了柔性铰链微位移放大机构的位移放大倍数.通过仿真确定工作台各自由度的变形量与压电陶瓷驱动器伸缩量之间的关系与运动特性.结果表明,该精密定位工作台能实现定位误差为0.1 μm的高精度定位.通过与3点支撑微位移放大机构工作台的比较,显示出4点支撑微位移放大机构工作台可减小交叉耦合的影响.     

一维压电式微定位机构的设计研究

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构。由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程。给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试。实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01μm。     

绝缘与介电材料

0210287压电材料电荷能量回收技术研究〔刊〕/孙亚飞//压电与声光.-2002,24(1).-71～74(L) 0210288空间分布压电驱动的多自由度徽定位新方法〔刊〕/秦岚//压电与声光.-2002,24(1).-68～70,80(L)     

一体双驱对称式压电悬臂梁微驱动器

设计了一种一体化加工的双驱对称式压电悬臂梁微驱动器。对压电驱动器工作原理、压电驱动器在准静态工况与共振工况下的输出特性进行了理论分析,确定压电驱动器几何尺寸。介绍了压电驱动器的多层复合结构与一体双驱的实现方式。制作了压电驱动器样机,并通过有限元仿真分析与测试实验相结合的方式得到压电驱动器的阻抗特性与输出特性曲线。将压电驱动器运用在轮式机器人,验证了设计的可行性。     

压电式微定位机构及其控制系统的研究

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构，给出了机构的动力学模型。结合检测装置和微机控制系统，设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统。实验表明，微定位系统定位行程可达100μm，定位分辨力0．01μm。     

压电式微小驱动器的发展及应用

压电材料的技术进步使压电元件已成为一种新式的驱动元件，受到越来 越多的关注。压电驱动器具有很高的位移分辨率以及抗干扰能力，并且控制方法简单，非常适用于微位移驱动，目前已被广泛地应用于国防、生物医学、光电子等诸多领域。该文介绍了压电驱动器、微型机电系统的概念，并对国内外微机械中压电驱动器的发展及应用近况进行了较详细、全面的介绍，同时对比了国内外在本领域的发展现状及差距。     

基于单神经元PSD压电微驱动系统控制的研究

压电式微驱动器具有灵敏度高，响应快，易于控制，性能稳定等特点，由于压电陶瓷复杂的机理．它存在着迟滞、蠕变和非线性的压电误差，且受环境温度、外力振动等因素影响。在高精度定位时存在较大误差，为了消除压电陶瓷迟滞、蠕变、非线性及其他外部因素对定位精度的影响，采用了单神经元比例、求和、微分（PSD）功能的控制算法。实现微驱动定位工作台的实时控制。实验证明该控制算法对系统定位控制很有效。     

压电直线驱动器

采用电磁与压电相结合的方式给出了一种直线驱动器,详细介绍了该驱动器的结构与工作原理,并对其牵引力进行了估算与分析;比较了几种典型的驱动器控制信号波形,并选择一种较为合理的波形进行了驱动器性能试验,试验结果表明该驱动器能够可靠地实现双向运动,具有行程大,精度高,易于控制等特点,可用于微定位、微驱动等领域。     

压电微悬臂梁微弱压电信号检测

压电微悬臂梁是一种利用压电元件的逆压电效应驱动微悬臂梁使其振动，并利用压电元件的压电效应来检测梁的变形量的集成微驱动器和微传感器。文中讨论了压电微悬臂梁中的压电元件的两种等效电路模型，并且提出了检测微压电信号的检测系统以及两种前放电路。在检测微悬臂梁频率响应特性的实验中得到了较好的结果。     

基于PA85A的高精度动态压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷作为原子力显微镜系统中的执行器件,能够快速跟踪测量样品的形貌。为提高压电陶瓷驱动器的定位精度与响应速度,根据电压控制型驱动电源的原理,以PA85A高压运放为核心器件,设计了一种高精度动态压电陶瓷驱动电源。分析了影响系统精度与动态性能的因素,采用相位补偿法,提高了系统的稳定性。实验结果表明,该电源具有精度高,动态响应快,稳定性强的特点,能有效用于原子力显微镜系统中。     

Dual Servo Control of a High-Tilt 3-DOF Microparallel Positioning Platform

This paper presents a precise positioning control of a microparallel positioning platform using a dual-stage servo system. The result of the research can be applied to dual-stage-type parallel machines for improving the positioning accuracy. The proposed platform adopts a dual-stage system that consists of three coarse actuators and three fine actuators to realize 3 degrees of freedom (DOF) motion. The 3-DOF motion of the end-effector is measured by a set of three linear sensors. Dynamic models for the coarse and fine actuators are derived by the system identification approach. The gain-scheduled multi-input multi-output (MIMO) controllers are synthesized based on the modeling. The MIMO controller is designed with a mixed-sensitivity criterion on tracking performance and positioning capability, and the design of the gain scheduler is based on the kinematics change. By integrating the controllers for two kinds of actuators, a dual servo controller can be developed based on the master-slave with decoupling structure. An antiwindup controller and a feedforward compensator are adopted to improve the performance. The successful performance of the synthesized dual servo controller is validated through experiments on tracking to guarantee submicrometer accuracy.     

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。     

微定位仿生机器人的设计与实验研究

根据尺蠖运动原理设计了一种新型微定位仿生运动模块．以压电陶瓷作为驱动元件．柔性铰链为导向机构，实现大范围移动和高精度定位。采用模块化设计思想，将两个运动模块集成，研制成功两维微定位仿生运动机器人。研制压电陶瓷驱动双重杠杆放大的刻字作业工具，并与微定位机器人结合实现了光盘表面的刻字作业，验证了系统的有效性。     

用PZT作执行器抑制柔性梁的振动

研究了用ＰＺＴ作执行器对柔性梁振动的抑制，分析了ＰＺＴ用作执行器时的电机械性能，表明了ＰＺＴ执行器在振动抑制中的最佳位置，给出了实验结果。     

Precision Positioning of Hard Disk Drives Using Piezoelectric Actuators With Passive Damping

Positioning precision is crucial to today's increasingly high-speed, high-capacity, high-data-density, and miniaturized hard disk drives (HDDs). The demand for higher bandwidth servo systems that can quickly and precisely position the read/write head on a high track density becomes more pressing. The idea of applying dual-stage actuators to track servo systems has been studied. However, the current dual-stage actuator design uses only piezoelectric patches without passive damping. In this paper, we propose a dual-stage servo system using enhanced active-passive hybrid piezoelectric actuators. The proposed actuators will improve the existing dual-stage actuators for higher precision and shock resistance, due to the incorporation of passive damping in the design. We aim to develop this hybrid servo system not only to increase the speed of track seeking but also to improve the precision of track following servos in HDDs. New piezoelectrically actuated suspensions with passive damping have been designed and fabricated. In order to evaluate positioning and track following performances for the dual-stage track servo systems, experimental efforts are carried out to investigate the damping abilities and transmissibilities of the microactuators and to implement the synthesized active-passive suspension structure using a composite nonlinear feedback controller.     

老年人健康信息管理系统的开发与应用

从电路模型上分析多路复用技术在压电微变形镜控制中的驱动特性,设计了基于双MOSFET开关的驱动电路,并对致动器的电压保持能力和抗干扰能力做了测试.实验和分析表明,一个高压运放驱动25个压电陶瓷(PZT)致动器时,工作频率可达400 Hz,致动器的变形控制精度在2%左右.与传统控制方法相比,该方法具有低功耗、低成本的优点,适用于自适应光学系统中多通道压电微变形镜的控制.     

Implementation of a novel large moving range submicrometer positioner

A novel, compact and two degree-of-freedoms (DOF) submicrometer positioner with a large moving range is presented in this paper. The design of the positioner utilizes a monolithic parallel flexure mechanism with built-in electromagnetic actuators and eddy current sensors to achieve the precision 2-DOF motion. The travel range of the positioner is 1000 μm/5 mrad and which depend on the eddy current sensor’s range of measurement (ROM) and electromagnetic actuator’s effective length. The analytical model and its dynamics were analyzed and derived. The whole control architecture takes the measured configuration parameters and endeavors to control the positioner motion by regulating the currents in the electromagnetic actuators. To increase the compactness and stability of the positioner, a self-tuning adaptive (STA) controller was analyzed and proposed. From the experimental results, satisfactory performances of the system, including stiffness and precision, have been successfully demonstrated.     

基于驱动量补偿的压电型微小机器人运动控制

为解决一种左右平行驱动式压电陶瓷微小机器人,由装配误差和压电陶瓷特性的不一致所带来的运动偏差,提出了一种基于驱动量补偿的方法对微小机器人进行运动控制.在详细分析微小机器人的stick-and-slip 运动原理的基础上进行实验设计,对左右压电陶瓷驱动器分别输入不同的驱动量,得到多个微小型机器人在横向位置上的位移偏差量.对所得实验数据用最小二乘法进行处理,并拟合出曲线,进而确定微小型机器人的输入驱动量的补偿值.实验表明,加入了补偿输入后,微小型机器人在相同步数下的直线前进运动中,横向的位置偏差减少为原来的6.1％.利用最小二乘法所得到的基于驱动量补偿的运动控制,能有效抑制微小机器人直线运动中横向位置的偏差.