尺蠖式压电陶瓷驱动电源设计

为了满足尺蠖式压电陶瓷驱动器的控制需要,设计了相应的驱动电源。DSP是控制器,通过网口接收上位机的控制命令,通过异步总线与FPGA进行数据通信,FPGA操作4路D/A生成4路满足相应时序要求的波形,波形经过精密运放前级放大和由分立元器件搭建的功率放大,输出到尺蠖式压电陶瓷驱动器的电源输入端。测试和试验表明,电源带宽高,纹波小,阶跃响应特性和动态特性良好,能够精确的控制尺蠖式压电陶瓷驱动器微位移定位,可以应用在精密工程技术领域中。     

压电谐波电机位移放大机构的设计及有限元分析

设计了压电驱动器的弹性铰链位移放大机构，通过利用ANSYS软件对其模型进行有限元分析；得到了放大机构的应力及变形图，分析了产生位移损失的原因；并提出了提高放大机构放大倍数的设计思路。     

一种新型压电谐波电动机的研究

传统电机不能同时满足体积小、速度低、不易受电磁干扰等要求,为克服这一问题,提出一种新型压电谐波电动机。首先分析压电谐波电动机的工作原理,在控制系统的作用下压电波发生器产生周期性机械运动,并作用于柔轮使其产生周期性变形,从而实现压电谐波电动机的低速稳定输出。然后设计压电谐波电动机的结构,压电谐波电动机由压电波发生器和谐波摩擦传动系统组成,其压电波发生器由压电陶瓷驱动器和位移放大机构构成。最后分析了位移放大机构的理论位移放大倍数,并利用ANSYS软件对位移放大机构进行分析,获得其最大输出位移、最大等效应力及实际放大倍数,分析结果显示位移放大机构的位移放大效果满足柔轮径向变形的需求。     

基于压电驱动技术的细胞微量注射装置

提出了用压电陶瓷在通电下产生的微小变形的原理来设计压电驱动器,利用微位移压电驱动器来完成细胞微量注射微动平台的定位和注射,并且将微动平台和由电机带动的细胞微载台来构成细胞药物微量注射的机械结构与控制系统。压电式细胞微量注射装置的定位和注射动作全部由压电驱动器来完成,和目前国内外的细胞微量注射装置相比主要特点是定位精度和注射精度都比较高。     

高压低纹波纳米驱动器

针对压电陶瓷进行了纳米级驱动技术的研究,优化了传统的直流放大式驱动技术的系统特性。深度分析了以压电陶瓷为驱动元件的纳米级微位移驱动技术的特性,实现了以下两方面的突破:在设计基于压电陶瓷元件实现纳米精度定位的研究中,设计出了数控压电陶瓷驱动器;深入研究了压电陶瓷容性元件特性后设计出电压恒流源式驱动电路,同时在电路中引入负反馈,稳定了驱动器的输出。通过大量实验证明,该设计很好地解决了压电陶瓷驱动高精度、快响应的难点,具有很高的实用价值。     

一种新型三自由度微定位新方法

设计了一种基于压电陶瓷的三维微定位系统,通过12个空间分布的压电陶瓷微驱动器及4个工作平台的配合,实现X、Y、Z向的精密位姿控制.阐述了微定位原理、建立了载物台位姿与压电陶瓷微驱动器伸缩量之间的关系,介绍了系统误差来源以及微定位装置的构造.该研究可望为一些高科技领域的微进给提供实用新技术.     

压电陶瓷驱动器动态驱动电源设计

针对大位移压电陶瓷驱动器的特点,设计了一种可动态应用的驱动电源,并给出了详细的电路原理图.对驱动电源的性能试验表明,在输入为正弦波、三角波和方波等动态信号时,该驱动电源可以很好的跟随输入信号的变化,显示出优异的动态性能.对压电陶瓷驱动器的驱动试验表明,该驱动电源具有较强的带负载能力,可满足大位移压电陶瓷驱动器的动态驱动...     

前馈控制算法校正相移微动台非线性运动

压电陶瓷具有推力大,响应速度快,分辨率高和能耗低等优点,但其形变量小,所以需要位移放大机构对其形变量进行放大,实现长行程高分辨率位移。针对压电陶瓷作为驱动器,柔性铰链位移放大装置作为导向机构的相移微动台运动存在非线性问题,采用多项式模型对其位移特性进行建模,通过求解逆多项式获得使其线性运动非线性电压,利用实验对非线性运动校正结果进行验证。实验结果表明,所采用前馈控制算法可以很好的校正相移微动台非线性运动,校正后相移台在x,y方向产生的最大相移误差为4°与3.2°,满足高精度相移干涉测量对相移台相移误差要求。     

一种大力矩大位移微纳压电致动器的瞬态响应

基于三角放大原理,利用压电叠堆设计并制造了一种具有高精度大力矩、大位移的致动器,并对其动静态特性进行测试分析。文中还采用Ansys、Matlab软件以及动态投影栅线法,从理论和实测两个方面对该致动器在加载电压和撤除电压时的瞬态响应特性进行了分析和测试,理论分析和实测结果吻合度较高。该压电致动器在通入激励电压时,响应速度快,电压-位移的线性度好;在撤除激励电压时,响应特性过程平稳。为该致动器广泛运用于微纳控制系统中,成为微纳系统中可靠、快速的大位移大力矩驱动部件的应用前景提供了依据。     

电阻应变式位移传感器电路设计与实现

超精密平台中使用压电陶瓷驱动器提供位移进给,采用集成应变式位移传感器的驱动器能够减小磁滞与蠕变特性,提高位移控制精度。设计并实现应变式位移传感器位移检测电路,介绍电阻应变式位移传感器位移测量原理;设计位移传感器电路,采用仪表放大器、同相衰减器与低通滤波器电路得到正比于位移变化的电压信号并输出;最后对位移传感器电路进行实验验证。实验结果表明：设计的传感器检测电路的电噪声峰‐峰值为0．390mV,输出电压分辨率小于0．6mV,对应的位移传感器的分辨可达1 nm ,能够有效提高压电陶瓷的精度。