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《基于壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的精密定位技術研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2010年第29卷第2期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)51基于壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的精密定位技術研究韓同鵬，李國平，沈杰(寧波大學工學院。浙江寧波315211)摘要：闡述了壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的驅(qū)動原理，介紹了執(zhí)行器的性能與應用情況；利用自行設計的輸出特性測試系統(tǒng)，對WTYD0808042壓電陶瓷微位移執(zhí)行器進行了相關實驗研究，分析了執(zhí)行器的非線性和遲滯特性；采用Duhem算子建立了壓電執(zhí)行器的遲滯模型，利用建立的Duhem模型作為PID反饋控制的前饋環(huán)節(jié)進行閉環(huán)精密定位控制的
2、研究。實驗結果表明：該模型能夠有效降低非線性和遲滯特性對壓電執(zhí)行器位移輸出精度的影響，提高執(zhí)行器的動態(tài)響應特性。關鍵詞：壓電陶瓷微位移執(zhí)行器；輸出特性測試；Duhem模型；精密定位中圖分類號：TP242文獻標識碼：A文章編號：1000-9787(2010)02-0051-03Stud~y0naccuratepositioningtechnnologyoftp13iezoelectric■‘?xCeramlcsmicro-displacementactuator‘HANTong—peng，LIGuo-ping，SHENJie(Facult
3、yofEngineering，NingboUniversity，Ningbo315211，China)Abstract：Theactuationprincipleofthepiezoelectricceramicsmicro-displacementactuatoriselaborated，andthecharacteristicsandtheapplicationsoftheactuatorareintroduced．RelativeexperimentalresearchesontheWTYD0808042piezoelectric
4、ceramicsmicro—displacementactuatorarecarriedoutwithself-designedoutputcharacteristicstestsystem，andthenon—linearandhysteresisofactuatorareanalyzed．ADuhemmodelisusedtoestablishthehysteresismodelofapiezoelectricactuator．Aresearchonclose—loopprecisionpositioningcontrolusing
5、theestablishedDuhemmodelasafeedforwardsegmentofaPIDfeed—backcontrolisconducted．Experimentalresultsshowthatthismodelcaneffectivelyeliminatetheeffectsofnonlinearityandhysteresiswhichaffectthedisplacementoutputprecisionofapiezoelectricactuator，andimprovethedynamicresponsepr
6、operty．Keywords：piezoelectricceramicsmicro—displacementactuator；outputcharacteristicstest；Duhemmodel；accuratepositioning0弓l言行器的靜態(tài)、動態(tài)輸出位移特性，在分析執(zhí)行器輸出特性的電致伸縮是在壓電晶體極化方向上施加電場作用使其基礎上建立執(zhí)行器致動模型，并利用得到的模型對白行設產(chǎn)生可控機械變形的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象又叫做逆壓電效計的基于柔性鉸鏈的壓電驅(qū)動微進給裝置進行精密定位控應?。壓電陶瓷微位移執(zhí)行器(piezoelectr
7、icceramicsmicro—制實驗研究。displacementactuator)是利用壓電陶瓷材料的逆壓效應制1壓電執(zhí)行器的輸出特性成的驅(qū)動器，它具有控制精度高(可達0．01m)、響應速度1．1靜態(tài)位移輸出特性快(約為10Ws)、位移分辨率高、輸出力大等優(yōu)點。在振動圖1為壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的輸出位移特性測試系主動控制、高精度非圓切削系統(tǒng)以及機器人位移調(diào)節(jié)等精統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)利用電渦流式位移傳感器進行非接觸式測密工程領域具有廣泛的應用前景。量，可以測得執(zhí)行器自由輸出狀態(tài)下的位移特性。計算機在實際的動態(tài)控制應用中，壓電陶瓷微位移執(zhí)行器
8、的輸出電壓信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡D／A轉(zhuǎn)換并通過功率放大后輸入電壓與輸出位移間呈現(xiàn)出顯著的非線性和由壓電陶瓷使執(zhí)行器產(chǎn)生相應位移輸出，傳感器測得輸出位移經(jīng)A／D疊堆固有特性所導致的遲滯，這給高精度的位移驅(qū)動帶來轉(zhuǎn)
