發(fā)布時(shí)間：2018-08-10 21:17

【摘要】：為實(shí)現(xiàn)光機(jī)結(jié)構(gòu)、集成電路等領(lǐng)域中大行程及高精度的位移控制,利用較為適用的非共振式尺蠖型壓電直線電機(jī),基于高壓功率運(yùn)算放大器,設(shè)計(jì)了非共振式壓電直線電機(jī)的精密復(fù)合放大驅(qū)動電路,通過理論分析及實(shí)驗(yàn)得到的伯德圖驗(yàn)證了驅(qū)動電路的分辨率和幅頻特性。以現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)為核心處理器,以光柵尺為反饋元件,通過分析非共振式壓電直線電機(jī)的多種運(yùn)行模式,根據(jù)直線電機(jī)的運(yùn)行時(shí)序,設(shè)計(jì)完成了開環(huán)大范圍整步運(yùn)行模式與閉環(huán)小范圍單步運(yùn)行模式相結(jié)合的控制策略,在單步運(yùn)行模式中分別設(shè)計(jì)完成了PID控制算法及PID與壓電陶瓷遲滯逆模型前饋相結(jié)合的復(fù)合控制算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)大行程內(nèi)的精密位移控制,復(fù)合控制算法具有比PID更加優(yōu)越的控制效果,能夠在21mm大行程內(nèi)實(shí)現(xiàn)1.5nm的閉環(huán)定位控制精度,直線電機(jī)的最大驅(qū)動力可達(dá)300N,滿足大行程高精度位移控制的應(yīng)用需求。
[Abstract]:In order to realize the large stroke and high precision displacement control in the field of optical machine structure, integrated circuit and so on, the non-resonant geometrid piezoelectric linear motor is used based on high voltage power operational amplifier. The precise compound amplifier driving circuit of non-resonant piezoelectric linear motor is designed. The resolution and amplitude frequency characteristics of the drive circuit are verified by theoretical analysis and experimental results. The field programmable gate array (FPGA) is used as the core processor and the grating ruler as the feedback element. By analyzing the various operation modes of the non-resonant piezoelectric linear motor, the running sequence of the linear motor is analyzed. A control strategy combining open-loop, large-range, single-step operation mode with closed-loop, small-range, single-step operation mode is designed. In the single-step operation mode, the PID control algorithm and the compound control algorithm combining PID with the hysteresis inverse model feedforward of piezoelectric ceramics are designed and completed respectively. The experimental results show that the control strategy can realize the precision displacement control in the long stroke, and the compound control algorithm has more superior control effect than PID, and can realize the closed loop positioning control precision of 1.5nm in the long stroke of 21mm. The maximum driving force of linear motor is up to 300 Ns, which can meet the needs of large stroke and high precision displacement control.
【作者單位】： 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;
【基金】：國家自然基金重大科研儀器研制項(xiàng)目(No.41527806)
【分類號】：TM359.4

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