压电陶瓷驱动器

本文介绍了压电陶瓷驱动器的基本原理、结构、特性、主要应用以及驱动器用压电陶瓷新材料。     

压电陶瓷驱动器动态非线性建模与实验分析

针对谐振型压电陶瓷驱动器的动态非线性,建立了一个数学模型来定量描述驱动器输入与输出的非线性关系,借此可以定量分析其动态非线性的大小;并利用此模型对PZN－PZT悬壁梁式双晶片变曲驱动器动态非线性进行了实验分析,实验结果表明此模型对驱动器动态非线性定量分析效果良好。     

压电陶瓷式执行器的动态特性的改善研究

针对电压陶瓷微位移执行器动态响应慢的问题进行了研究,提出用数字ＰＩＤ方法加以解决,并研制出一套实用控制系统,其中,研制出一种可微机控制的精密高压调节器,与单片机数字系统相配合,形成了一个完整的、数字－模拟电路结合的控制系统,用于实现压电陶瓷微位移器动态性能的改善。实验表明,该控制系统简单、可靠、实用。所提出的ＰＩＤ方法对压电陶瓷微位移执行器的动态特性有明显的改善。     

压电式微位移机构动态特性研究

压电陶瓷驱动器在较高电场的作用下将产生严重的非线性,从而影响其定位精度。压电陶瓷驱动器的非线性不仅与材料的非线性、蠕变、滞后等因素有关,还与器件的动态响应特性有关。动态响应的迟滞非线性是影响压电式微位移驱动器控制性能的一个关键因素,直接关系到控制精度的提高。该文采用前馈控制同数字比例、积分和微分环节(PID)控制相结合的复合控制算法对一维压电式微位移机构的控制过程进行校正补偿,建立了动态特性的闭环校正控制系统。实测结果表明,机构的动态响应时间显著缩短,实现了机构的快速响应。     

压电陶瓷微位移驱动器概述

利用压电陶瓷的逆压电效应，可制成微位移驱动器。对该类器件的性能特点、分类、应用概况，压电陶瓷材料本质对该器件性能的影响，材料的选择及发展趋势等方面进行了介绍。     

惯性式压电陶瓷驱动器的研究

详细讨论了惯性式压电陶瓷驱动器的驱动原理,建立了惯性式压电陶瓷驱动器的动力学模型,从理论上分析了驱动器的驱动电压与驱动力、位移之间的关系,作出了驱动电压与驱动力、位移之间的关系图,通过实验得到的数据作出驱动电压与驱动力、位移图,理论分析结果的图像与实验结果的图像是一致的,证明所建立的贯性式压电陶瓷驱动器动力学模型是合理的。     

PZT系多层片式压电陶瓷微驱动器位移性能研究

PZT系多层片式压电陶瓷微驱动器的制作主要采用了陶瓷胚胎流延成型和一定的金属内极电共烧的技术,具有体积小、工作电压低,且位移量大等方面的特点。本文通过对PZT概念以及试验的方法整理研究,对PZT系多层片式压电陶瓷微驱动器位移性能的实验进行了科学的研究。     

压电陶瓷驱动器功率放大器研制

介绍了压电陶瓷微位移器驱动控制电源的基本原理及特点，对电源作了详细的分析和实验研究，并提供了实验数据。     

压电陶瓷微驱动器用于超精定位的技术研究

对压电陶瓷微位移驱动器用于超精密二维柔性微定位系统的几个关键技术进行了理论分析和实验研究,并得到了二维微定位系统的双向静态、动态特性曲线。经测试,通过闭环控制的定位重复性精度在-１５ｎｍ～＋１５ｎｍ以内,采取这些关键技术措施是可行的。     

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％.     

柔性压电式微位移机构动态特性的实验研究

设计了一种压电式微位移机构,采用对称杠杆式柔性铰链放大机构对压电陶瓷输出位移进行放大,弥补了压电陶瓷位移行程过小的缺点.对微位移机构力学模型和压电陶瓷驱动器的动态特性进行了分析,指出压电陶瓷驱动器动态响应的迟滞非线性是影响压电式微位移驱动器控制性能的一个关键因素,直接关系到控制精度的提高,必须采取适当的控制算法予以修正.采用前馈控制同数字PID控制相结合的复合控制算法对柔性压电式微位移机构的控制过程进行校正补偿,建立了动态特性的闭环校正控制系统.实测结果表明,机构的动态响应时间显著缩短,实现了机构的快速响应.     

压电式执行器用于超精密进给机构的技术研究

通过对压电陶瓷微位移执行器动态特性问题的研究,设计了一种可微机控制的数字高压信号源作为电压调节器、压电陶瓷作为驱动器的精密微动平台。针对高精度的定位和进给需要,设计了数字闭环控制系统,引入数字比例-积分-微分(PID)模糊控制器以提高系统的动态特性。实验表明,该控制系统简单、可靠、实用,所提出的校正方法对改善压电陶瓷微位移执行器的动态特性有显著效果,现已将其用在磨床进给机构中。     

基于变刚度悬臂梁的MEMS静电驱动器的动态响应优化

传统的微机电系统(MEMS)静电驱动器存在驱动电压高和超调振荡的问题,可动极板稳定在平衡位置前会发生持续的振荡,难以满足可变电容、光开关等应用领域的综合要求。针对上述问题,采用变刚度悬臂梁的设计,利用刚度随行程增大的特性抑制了极板吸合及释放过程的振荡现象,在缩短调节时间的同时,有效降低了器件的驱动电压。仿真和实验结果表明,当器件悬臂梁的刚度随位移由5 N/m增大到35 N/m时,在相同电压下,动态响应的调节时间减少了55.5%,在相同行程下,动态响应的调节时间减少了21%,对应的驱动电压减少了23%。     

超磁致伸缩微位移驱动器的研究

新型超磁致伸缩材料ＴｂＤｙＦｅ具有输出力大、位移分辨力高及位移范围大等特点,将其应用于微位移驱动器中,将极大提高驱动器的性能指标,从而推动超精加工技术的发展。文中介绍了应用超磁伸缩材料研制的驱动器的结构及性能,并建立磁－机械耦合西式,以利于超磁致伸缩器件的研究及设计。     

一种误差放大式压电陶瓷驱动电源的研制

介绍了压电陶瓷驱动电源的特点,研制了一种改进的误差放大式压电陶瓷驱动电源。该驱动电源采用串联型稳压电路生成直流高压,误差反馈控制电压取自受控压电陶瓷上的电压。通过增加反馈电容与隔离电阻来补偿负载电容带来的系统外部极点。实验证明,在3.13μF负载下该驱动电源输出峰值电流可达700mA,动态响应频率可达1kHz,纹波小于20mV,线性度高,稳定性好,结构简单,造价低。     

压电固体作动筒的应用基础研究

通过对大位移压电固体作动筒的动力学模型的研究，探讨了压电固体作动筒在振动控制中的动力学驱动模型。通过对压电作动筒和结构之间的驱动传递关系的研究，以及在结构应用中获得达到最大的位移输出和最大的作用力的匹配关系的研究，为驱动器的一体化应用提供基础。最后研究了压电作动筒驱动力及输出位移，同时在不同的频率及负载下，对压电作动筒的驱动性能进行了实验，并进行讨论。结论表明：利用压电作动筒作为智能结构驱动器件，     

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。     

基于PZT的微驱动定位控制方法的研究

介绍了基于PZT的一维微动工作台，采用平行板机构，对其进行了有限元分析设计。使用精密光栅进行位移闭环检测，采用模糊PI控制算法对系统进行控制，既具有模糊控制灵活而且适应性强的优点，又具有PI控制精度高的特点。实验证明了该方法的有效性。