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《基于壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的精密定位技術(shù)研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
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(shù)研究韓同鵬，李國(guó)平，沈杰(寧波大學(xué)工學(xué)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(dòng)原理，介紹了執(zhí)行器的性能與應(yīng)用情況；利用自行設(shè)計(jì)的輸出特性測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)WTYD0808042壓電陶瓷微位移執(zhí)行器進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行閉環(huán)精密定位控制的
2、研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該模型能夠有效降低非線性和遲滯特性對(duì)壓電執(zhí)行器位移輸出精度的影響，提高執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。關(guān)鍵詞：壓電陶瓷微位移執(zhí)行器；輸出特性測(cè)試；Duhem模型；精密定位中圖分類號(hào)：TP242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(dòng)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(chǎng)作用使其基礎(chǔ)上建立執(zhí)行器致動(dòng)模型，并利用得到的模型對(duì)白行設(shè)產(chǎn)生可控機(jī)械變形的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象又叫做逆壓電效計(jì)的基于柔性鉸鏈的壓電驅(qū)動(dòng)微進(jìn)給裝置進(jìn)行精密定位控應(yīng)?。壓電陶瓷微位移執(zhí)行器(piezoelectr
7、icceramicsmicro—制實(shí)驗(yàn)研究。displacementactuator)是利用壓電陶瓷材料的逆壓效應(yīng)制1壓電執(zhí)行器的輸出特性成的驅(qū)動(dòng)器，它具有控制精度高(可達(dá)0．01m)、響應(yīng)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(diǎn)。在振動(dòng)圖1為壓電陶瓷微位移執(zhí)行器的輸出位移特性測(cè)試系主動(dòng)控制、高精度非圓切削系統(tǒng)以及機(jī)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(jìn)行非接觸式測(cè)密工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。量，可以測(cè)得執(zhí)行器自由輸出狀態(tài)下的位移特性。計(jì)算機(jī)在實(shí)際的動(dòng)態(tài)控制應(yīng)用中，壓電陶瓷微位移執(zhí)行器
8、的輸出電壓信號(hào)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(yīng)位移輸出，傳感器測(cè)得輸出位移經(jīng)A／D疊堆固有特性所導(dǎo)致的遲滯，這給高精度的位移驅(qū)動(dòng)帶來轉(zhuǎn)
