多梁纵振复合型直线压电驱动器及其控制系统研究

发布时间：2021-06-17 01:05

　　压电驱动器是一种利用压电材料逆压电效应将电能转化成机械能的新型驱动器,具有高定位精度、高响应速度、无电磁干扰、低速大转矩等优点。相对行波型和驻波型压电驱动器而言,模态复合型压电驱动器结构限制因素少、设计灵活方便、转矩和推力大。开展模态复合型压电驱动器的构型设计、振动特性分析和运动控制的研究对于压电驱动器的理论完善和应用拓展具有重要意义。本文首先对多梁纵振复合型直线压电驱动器的构型进行了设计。基于加工装配工艺性的要求,设计并分析了不同构型的优缺点。压电驱动器采用工字型构型,由两个水平梁和一个竖直梁组成,驱动足设置在水平梁变幅杆的末端。对压电驱动器的复合模态进行了分析,复合模态由水平梁主动激励的纵振模态、竖直梁主动激励的纵振模态和非对称边界条件下水平梁耦合激励的弯振模态组成。规划了高频谐振和高频步进两种激励模式,可分别实现压电驱动器的快速驱动和精密驱动,并进行了响应的致动原理分析。建立了压电驱动器的有限元参数化模型,进行了压电驱动器振动特性的仿真分析。针对压电驱动器的部分结构参数,绘制了各组成模态的参数敏感度曲线,对比分析了模态的特征频率和振型,通过结构参数的调整最终实现了模态频率的简并。... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Kurosawa设计的V型压电驱动器[30]

图 1-2 Yun 设计的共振型压电驱动器器相对国外起步较晚，但是在压电驱动器的滨工业大学陈维山教授课题组、南京航空航大学董蜀湘教授课题组等，在压电驱动器方多种不同构型和工作原理的实验样机，在压分析和控制方法研究上取得了丰硕的研究成滨工业大学张强博士设计出一种蛙型直线种压电驱动器中间安装有纵振压电陶瓷，两铰链的设计不仅放大了输出的位移，还解决压电驱动器仅仅利用了一阶纵振模态就实现压电驱动器构型和柔性铰链的融合设计，极，同时减少了加工装配对压电驱动器驱动效

图 1-2 Yun 设计的共振型压电驱动器国内压电驱动器相对国外起步较晚，但是在压电驱动器的研究上也取得快速的发展。哈尔滨工业大学陈维山教授课题组、南京航空航天大学赵淳生教授课题组、北京大学董蜀湘教授课题组等，在压电驱动器方面做了大量的研究工作，研制了多种不同构型和工作原理的实验样机，在压电驱动器的构型设计、致动原理分析和控制方法研究上取得了丰硕的研究成果。2016 年，哈尔滨工业大学张强博士设计出一种蛙型直线压电驱动器[31]。如图 1-3 所示，这种压电驱动器中间安装有纵振压电陶瓷，两侧为蛙型的柔性铰链。蛙型柔性铰链的设计不仅放大了输出的位移，还解决了导轨间隙和平行度的问题。该压电驱动器仅仅利用了一阶纵振模态就实现了直线型的驱动效果。通过传统压电驱动器构型和柔性铰链的融合设计，极大降低了压电驱动器的设计难度，同时减少了加工装配对压电驱动器驱动效果的影响。


本文编号：3234145