四足压电驱动装置的电源设计与研究

发布时间：2021-01-26 00:07

　　压电驱动装置具有纳米级/微米级定位的特性,被广泛应用于精密控制运动平台中,故对压电驱动装置的速度和精度的要求越来越高。根据步进式压电马达驱动原理,结合四足压电驱动装置动力学模型,设计了一种用于新型叠堆结构的四足压电驱动装置的驱动电源。该电源是高电压为±250 V和高频率为1.5 kHz的线性电源,且采用硬件阻抗补偿和信号切换两种策略,进一步解决了容性负载对信号频宽影响的问题,使四足压电驱动装置高精度恒速输出。同时应用硬件在环仿真与测试的方法搭建了实验平台。实验结果表明,在精度为1 nm分辨率的激光干涉仪采集设备中,实现了点对点50.7 nm的四足压电驱动装置的运动测试。 

【文章来源】：压电与声光. 2020,42(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

四足压电驱动装置

四足压电驱动装置中每个压电叠堆足均由两种运动模式共同协作运行,依赖外壳的柔性机构控制压电驱动叠堆足的伸长、收缩及切向运动。在整个运动过程中,厚度电压信号输入先将压电叠堆足贴紧动子后,保持厚度位移不变,此时输入切向电压信号使压电叠堆足依靠与动子间的摩擦产生相对运动。然后减少厚度输入电压使叠堆足厚度收缩,减少切向输入电压使叠堆足切向回归原位处于垂直(零位)状态,进而完成四足压电驱动装置步进运动。综合文献[11-12]可知,电压值(A)的大小决定了叠堆足的伸长量,电压上升时间(t)决定了叠堆足摆动的角度大小,即切向运动位移量。单足压电驱动机理图如图2所示。图中,Xs为切向运动位移,Yc为厚度运动位移,φ为摆动角度,Us为切向运动位移输入电压,Uc为厚度运动位移输入电压。由图2可知,在理想条件下得到切向运动和厚度运动关系式为

图3 位移实验结果图


本文编号：3000128