壓電致動器廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械加工、微小振動控制、光學(xué)校準(zhǔn)及精密位移測量等領(lǐng)域,是一種兼具響應(yīng)速度快、位移分辨率高、體積小及輸出力大等優(yōu)點的高性能位移致動器。但是,在電壓驅(qū)動下,壓電致動器自身具有的遲滯特性嚴(yán)重影響了定位精度。本文提出一種用于堆棧式壓電致動器的分時獨立驅(qū)動方法,用于實現(xiàn)開環(huán)狀態(tài)下的低遲滯驅(qū)動。論文主要完成的工作及成果總結(jié)如下:（1）首先基于壓電致動器的傳統(tǒng)物理驅(qū)動模型,分析了遲滯量產(chǎn)生累加的原因,提出了一種應(yīng)用于堆棧式壓電致動器,用于消除遲滯量累加的低遲滯獨立驅(qū)動方案。（2）分析了低遲滯獨立驅(qū)動邏輯,在不改變原始驅(qū)動信號的原則下,設(shè)計了用于實現(xiàn)低遲滯驅(qū)動方案的驅(qū)動電路,并完成了電路的測試。（3）利用設(shè)計的驅(qū)動方案和驅(qū)動電路實現(xiàn)了低遲滯獨立驅(qū)動,并對該方法進(jìn)行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的電壓并聯(lián)驅(qū)動方法相比,采用本文提出的低遲滯獨立驅(qū)動方法,對于自制的七層堆棧式壓電陶瓷,在0.1Hz～10Hz的驅(qū)動頻率范圍內(nèi),遲滯由12.5%降低到2.7%之內(nèi),有效的降低了遲滯。（4）對壓電致動器低遲滯驅(qū)動方案和驅(qū)動電路進(jìn)行改進(jìn),從而降低了實驗的復(fù)雜程度和實驗成本。設(shè)計了一款用于驅(qū)動... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 壓電特性
        1.2.1 壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)
        1.2.2 壓電陶瓷的遲滯特性
    1.3 國內(nèi)外主流遲滯校正方法
        1.3.1 電荷控制
        1.3.2 前饋控制
        1.3.3 反饋控制
    1.4 課題來源及研究內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 低遲滯獨立驅(qū)動原理及其實現(xiàn)方法
    2.1 傳統(tǒng)堆棧式壓電致動器驅(qū)動模型
    2.2 堆棧式壓電致動器低遲滯驅(qū)動原理
    2.3 堆棧式壓電致動器低遲滯獨立驅(qū)動實現(xiàn)形式
        2.3.1 低遲滯獨立驅(qū)動方法的實現(xiàn)
        2.3.2 硬件驅(qū)動電路原理設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 壓電致動器獨立驅(qū)動的硬件設(shè)計和性能測試
    3.1 信號分離驅(qū)動電路硬件方案設(shè)計
        3.1.1 邏輯運(yùn)算控制模塊硬件電路設(shè)計
        3.1.2 采樣保持模塊硬件電路設(shè)計
        3.1.3 消直流偏置硬件電路設(shè)計
        3.1.4 信號分離電路的PCB制板及測試
    3.2 七層堆棧式壓電致動器遲滯及非線性校正實驗
        3.2.1 實驗對象
        3.2.2 實驗裝置
        3.2.3 實驗結(jié)果
    3.3 本章小結(jié)
第四章 驅(qū)動方案及硬件驅(qū)動電路改進(jìn)
    4.1 驅(qū)動方案改進(jìn)原理
        4.1.1 多運(yùn)放驅(qū)動方案不足
        4.1.2 壓電致動器電壓保持特性
        4.1.3 驅(qū)動方案改進(jìn)原理
    4.2 運(yùn)算放大器獨立復(fù)用驅(qū)動方案設(shè)計
        4.2.1 總驅(qū)動方案設(shè)計
        4.2.2 驅(qū)動信號變換過程
        4.2.3 邏輯控制信號分析
    4.3 雙運(yùn)算放大器獨立復(fù)用驅(qū)動電路設(shè)計
        4.3.1 開關(guān)的選用
        4.3.2 硬件電路設(shè)計
    4.4 低成本容性負(fù)載電壓放大器設(shè)計
        4.4.1 運(yùn)放驅(qū)動容性負(fù)載穩(wěn)定性分析
        4.4.2 容性負(fù)載放大器設(shè)計
        4.4.3 容性負(fù)載放大器電路測試
    4.5 雙運(yùn)放硬件驅(qū)動方案可行性測試
        4.5.1 實驗對象及實驗裝置
        4.5.2 實驗方案及實驗結(jié)果
        4.5.3 改進(jìn)方案存在的不足
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電陶瓷微位移驅(qū)動器建模與控制[J]. 劉泊,郭建英,孫永全.  光學(xué)精密工程. 2013(06)
[2]一種新廣義Preisach遲滯模型及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識[J]. 劉向東,劉宇,李黎.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2007(02)

碩士論文
[1]原子力顯微鏡圖像遲滯建模及實時校正方法研究[D]. 陳小波.合肥工業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3026064