纵弯复合型步进式直线压电驱动器及其控制系统研究

发布时间：2023-09-24 19:14

　　相比与传统电磁电机,压电驱动器可以以更小的体积实现快速精密定位,且其工作特性在电磁干扰环境中不会改变,这些优势使得压电驱动器获得精密驱动领域的青睐,获得了较为广泛地应用。近些年,随着精密驱动装备的要求不断提升,压电驱动器的研究也在不断深入。目前,压电驱动器的一个重点研究方向是实现大行程纳米定位,压电驱动器的本体结构、驱动器电源以及控制方法会影响到驱动器的定位精度。因此,对于压电驱动器及其控制系统的研究具有重要意义。首先,本文提出了一种新型的步进式压电驱动器,该压电驱动器主要由两个纵弯复合型换能器和一个动子组成。基于压电驱动器的结构,详细地分析了其驱动原理,确定利用换能器的纵向运动对动子进行箝位,而弯曲运动用于驱动动子直线运动;分析了两个换能器运动时所需要的四路激励信号,确定通过改变四路激励信号之间的相位差可以实现动子运动方向的控制。建立了换能器的参数化有限元模型,对换能器进行模态仿真和静力学仿真,优化并确立了换能器的结构参数,并进一步验证了压电驱动器的驱动原理。为了测试压电驱动器的特性,制作了压电驱动器样机。其次,针对本文所提出的步进式压电驱动器,研制了一款驱动电源。该电源主要包括直流...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 步进式压电驱动器的国内外研究现状
        1.2.2 驱动器电源的国内外研究现状
        1.2.3 国内外文献综述简析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 步进式压电驱动器设计
    2.1 引言
    2.2 压电驱动器的基本结构模型
    2.3 压电驱动器的驱动原理
    2.4 有限元模型建立与仿真
    2.5 压电驱动器样机与阻抗测试
        2.5.1 压电驱动器样机
        2.5.2 阻抗测试
    2.6 本章小结
第3章 驱动器电源与控制系统设计
    3.1 引言
    3.2 驱动器电源设计
        3.2.1 电源总体方案
        3.2.2 电路设计
        3.2.3 PCB设计
        3.2.4 电源实物制作
    3.3 控制系统设计
        3.3.1 控制系统总体方案
        3.3.2 控制系统硬件准备
        3.3.3 控制系统软件准备
        3.3.4 控制程序设计
    3.4 本章小结
第4章 实验测试与分析
    4.1 引言
    4.2 驱动器电源性能测试
        4.2.1 直流稳压电路测试
        4.2.2 线性放大电路测试
    4.3 换能器输出特性测试
        4.3.1 输出位移重复性
        4.3.2 输出位移与电压幅值的关系
        4.3.3 输出位移响应时间与电压幅值的关系
        4.3.4 加速度测试
    4.4 直线压电驱动器输出特性测试
        4.4.1 步距位移曲线
        4.4.2 输出速度与电压幅值的关系
        4.4.3 输出速度与电压频率的关系
        4.4.4 速度与负载曲线
    4.5 PID闭环控制实验
        4.5.1 位置定位精度测试
        4.5.2 正弦位移曲线动态跟踪
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：3848587