沖擊式壓電馬達(dá)建模仿真與激勵電路研究.pdf

1、沖擊式壓電馬達(dá)以壓電陶瓷為驅(qū)動元件，在鋸齒波信號作用下激勵定子產(chǎn)生不對稱的周期性運(yùn)動，利用慣性摩擦作用形成定子和動子界面的粘滑運(yùn)動，從而推動動子實(shí)現(xiàn)單方向的步進(jìn)位移。該類馬達(dá)除可工作在上述亞微米級位移分辨率的步進(jìn)驅(qū)動模式，亦可工作在運(yùn)動速度達(dá)數(shù)毫米每秒的平滑驅(qū)動模式，還可工作在納米級位移分辨率的掃描驅(qū)動模式，有效地緩解了大行程和高精度之間的矛盾，在跨尺度微型精密定位操作系統(tǒng)中表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。然而，壓電陶瓷元件電壓激勵存在的遲滯、蠕

2、變等非線性因素，不僅影響掃描驅(qū)動模式下的定位精度，步進(jìn)驅(qū)動模式下的步進(jìn)運(yùn)動亦會因此而累積誤差，嚴(yán)重影響到?jīng)_擊式壓電馬達(dá)的實(shí)際應(yīng)用效果。
　　本論文通過沖擊式壓電馬達(dá)建模仿真和激勵電路研究，探索提高該類馬達(dá)三種驅(qū)動模式下開環(huán)控制精度的方法，主要工作包括:
　　1.建立沖擊式壓電馬達(dá)動力學(xué)理論模型，仿真分析三種驅(qū)動模式下的運(yùn)動特性以及影響定位精度的主要因素;
　　2.分析壓電陶瓷典型的激勵電路，設(shè)計(jì)適用于沖擊式壓電馬達(dá)的電

3、荷激勵電路，分析主要電路參數(shù)對驅(qū)動性能的影響;
　　3.搭建實(shí)驗(yàn)測試平臺，對比分析直線沖擊式壓電馬達(dá)N-422.50在電壓、電荷激勵下的驅(qū)動性能。測試結(jié)果表明:電荷激勵電路可滿足該類馬達(dá)三種驅(qū)動模式的工作要求;掃描驅(qū)動模式下，電荷激勵在0.5～100Hz范圍內(nèi)可獲得較好的線性度;步進(jìn)驅(qū)動模式下，電荷激勵在1～100Hz范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的步進(jìn)位移。
　　本論文研究表明電荷激勵用于壓電沖擊驅(qū)動機(jī)構(gòu)跨尺度精密定位具有良好的研究價值和