為了解決傳統(tǒng)壓電陶瓷驅動器固有的高精度與大行程的矛盾,提出了利用非共振式壓電電機的兩種不同運動模式來實現(xiàn)精密定位平臺的定位高精度與工作大行程的方案。設計了一種新型菱形壓電電機,分析其工作原理,給出了定子結構及夾持預緊結構的設計方案。菱形壓電電機的實驗結果表明,其步進作動模式下定位分辨率為1.0μm,連續(xù)運動模式下最大空載速度為0.932mm/s。在此基礎上,利用3臺菱形壓電電機同步驅動并聯(lián)精密定位平臺,實驗結果表明,并聯(lián)平臺平動定位分辨率為1.0μm,轉動定位分辨率分別為8.6,11和10μrad。實驗重復進行10次,動平臺定位分辨率的波動率均低于5%,表明了該并聯(lián)平臺具有良好的同步性與重復性。另一方面,利用菱形壓電電機的連續(xù)運動模式可實現(xiàn)大行程空間定位,其平動工作行程為3.54 mm,轉動工作行程分別為3.92°,4.16°和4.05°。借助于菱形壓電電機的不同工作模式實現(xiàn)了并聯(lián)平臺的精密定位和大行程工作空間兩個關鍵指標,為進一步研究精密定位平臺的動態(tài)性能、控制規(guī)律提供了理論價值和實踐基礎。 

【文章來源】：振動.測試與診斷. 2020,40(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

菱形壓電直線電機定子結構簡圖

菱形放大機構被廣泛應用于精密定位領域，其本質上是兩個三角形放大機構的串聯(lián)組合。菱形壓電電機驅動原理如圖3所示。在Ⅰ階段（開始階段），受預緊機構作用，菱形壓電電機驅動足壓緊動子表面；當菱形壓電電機內部壓電疊堆受到鋸齒波信號激勵后開始向右伸長，此時進入Ⅱ階段（驅動階段），依靠驅動足和動子間的靜摩擦力帶動動子向右運動；到了Ⅲ階段（回程階段），鋸齒波信號快速下降，壓電疊堆迅速收縮，驅動足處于回程階段，動子由于慣性繼續(xù)向右運動，但由于驅動足與動子間產(chǎn)生滑動摩擦力，在該摩擦力作用下動子速度有所下降，或者出現(xiàn)少量反方向位移，從宏觀上看動子仍然向一個方向持續(xù)運動。從菱形壓電電機的整個工作運動周期來看，利用鋸齒波信號和自身慣性原理能夠實現(xiàn)對動子的宏觀驅動。圖3 菱形壓電電機驅動原理簡圖

圖2 菱形壓電直線電機夾持預緊機構簡圖圖4為柔性菱形壓電電機定子變形示意圖。如圖4所示，設菱形機構右桿長度為l1，左桿長度為l2，右桿端點P在x方向的位移為a，在y方向的位移為b，左桿端點P在x方向的位移為a′，在y方向的位移為b′，其中b=b′，a+a′=c。由三角函數(shù)知識可得

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3006152