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壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器及其驅(qū)動控制
壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器微定位技術(shù)具有許多其它微定位技術(shù)*的優(yōu)點，從而獲得了廣泛的應用。將壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器用于驅(qū)動工作臺，為提高壓電微動工作臺的動靜態(tài)性能，進行了如下的相關(guān)研究。在系統(tǒng)分析電致伸縮效應、逆壓電效應和鐵電效應位移機理及對位移貢獻的基礎(chǔ)上，基于電疇轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向不*立即可逆的觀點，深入分析了壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器遲滯非線性的成因，表明非180°電疇轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向的不*立即可逆，分別是造成壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器非線性和遲滯的根本原因。

壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器及其驅(qū)動控制
通過實驗研究了壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器在不同情況下的遲滯非線性。實驗結(jié)果表明：隨著驅(qū)動電壓幅值的增大，壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯和非線性增大；隨著驅(qū)動電壓頻率的增大，壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯和非線性僅略微增大；隨著驅(qū)動循環(huán)次數(shù)的增加，壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯和非線性逐漸減小?；趬弘娞沾蒀AMOZZI執(zhí)行器位移-電壓曲線各升程之間、各回程之間的相似性，采用坐標變換的方法，建立了一種新的簡單實用的壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯非線性模型。在模型的實現(xiàn)過程中，為了避免求解病態(tài)方程組，采用基函數(shù)為正交多項式的zui小二乘法來擬合壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯非線性模型。實驗結(jié)果表明：在不同的電壓驅(qū)動過程、不同的驅(qū)動電壓頻率以及不同的驅(qū)動循環(huán)次數(shù)下，模型均能夠很好地跟蹤實測值。從基本壓電方程出發(fā)，推導出壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器中晶片上的自由電荷中包含CAMOZZI執(zhí)行器的位移信息，進而提出一種新的基于積分器電路的壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器位移自感知的方法。該方法使得電路的調(diào)節(jié)和感知信號的獲取變得容易，很好地克服了基于電橋電路的自感知方法的不足。實驗結(jié)果表明，在不同的驅(qū)動電壓波形、不同的驅(qū)動電壓頻率下，基于積分器的自感知壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器均能夠很好地檢測出CAMOZZI執(zhí)行器的位移信號。在準靜態(tài)或低頻情況下，對壓電微動工作臺進行了動力學分析，得出它為電學上的一階慣性環(huán)節(jié)和機械上的二階振蕩環(huán)節(jié)的串聯(lián)。進而給出了提高壓電微動工作臺響應速度的途徑，即：一方面，應在不引起壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器擊穿的情況下，盡量減小電源內(nèi)電阻的阻值；另一方面，應在保證剛度的情況下減小工作臺運動部分的質(zhì)量，以及在保證zui大期望輸出位移的情況下增大柔性鉸鏈的剛度。分析了預緊力對壓電微動工作臺剛度、固有頻率以及輸出位移的影響。為使壓電微動工作臺具有良好的動靜態(tài)性能，應根據(jù)實驗來確定合理的預緊力。推導出壓電微動工作臺的遲滯非線性模型同壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器空載時的遲滯非線性模型具有相同的形式，但其輸出位移相對于壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器空載時的輸出位移按一定的比例縮人連理工人學基于鋼球沖擊法測試了壓電微動工作臺X向和Y向的固有頻率，測試結(jié)果表明：壓電微動工作臺雙向的固有頻率均高于IkHz。

壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器及其驅(qū)動控制
為有效地減小積分飽和并降低對擾動的敏感性，使壓電微動工作臺在控制系統(tǒng)的作用下，響應快，超調(diào)小，穩(wěn)態(tài)精度高，構(gòu)造了一種帶有遲滯非線性模型前饋補償?shù)娜醴e分與加權(quán)微分PID控制算法。給出了PID控制器的整定方法及采樣周期的確定原則。由于自感知方式具有許多獨立傳感器測量方式所*的優(yōu)點，所以在采用壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器對工作臺進行驅(qū)動時，控制系統(tǒng)中反饋方式采用基于積分器的自感知反饋方式。實驗結(jié)果表明：具有前饋補償?shù)娜醴e分與加權(quán)微分PID自感知反饋控制，具有良好的控制性能。