電荷驅(qū)動(dòng)在壓電高速驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中的應(yīng)用.pdf

1、壓電致動(dòng)器因?yàn)榫哂芯o湊的結(jié)構(gòu)、較大的剛度以及較快的響應(yīng)速度而被廣泛應(yīng)用于各種微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前對(duì)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的帶寬要求越來(lái)越高。在設(shè)計(jì)高速驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的過(guò)程中，普遍存在一個(gè)問(wèn)題:驅(qū)動(dòng)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的諧振頻率經(jīng)常低于致動(dòng)器本身的諧振頻率。為了消除支撐結(jié)構(gòu)的低頻模態(tài)對(duì)致動(dòng)器性能的影響，需要補(bǔ)償致動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中傳到基座上的慣性力。對(duì)于新穎的非對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，由于壓電材料存在動(dòng)態(tài)遲滯，采用電壓驅(qū)動(dòng)的方式解決上述問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致慣性力補(bǔ)償效

2、果不理想。本文介紹使用電荷驅(qū)動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓驅(qū)動(dòng)。論文的主要內(nèi)容如下:
　　一、測(cè)量了壓電堆在不同激勵(lì)頻率下的遲滯，結(jié)果顯示，頻率越高，遲滯越大。
　　二、對(duì)非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中由遲滯造成的殘余慣性力進(jìn)行了理論分析。通過(guò)對(duì)壓電堆的遲滯曲線進(jìn)行建模，計(jì)算出了非對(duì)稱(chēng)致動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的殘余慣性力，得出該力與激勵(lì)頻率的平方成正比的結(jié)論，從理論上說(shuō)明了高頻時(shí)采用線性驅(qū)動(dòng)方法的必要性。
　　三、對(duì)懸臂梁非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將由兩個(gè)

3、相同壓電堆組成的非對(duì)稱(chēng)致動(dòng)器安裝至懸臂梁的自由端，分別采用電壓驅(qū)動(dòng)和電荷驅(qū)動(dòng)的方式激勵(lì)壓電堆，測(cè)量懸臂梁自由端的振幅以得到傳到懸臂梁上殘余慣性力的大小。結(jié)果表明采用電荷驅(qū)動(dòng)懸臂梁的振幅明顯小于電壓驅(qū)動(dòng)，從而證明了電荷驅(qū)動(dòng)相對(duì)于電壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)。
　　四、將電荷驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于二級(jí)壓電堆中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明如果不加慣性力補(bǔ)償，高速級(jí)的帶寬會(huì)被整個(gè)大壓電堆的低頻模態(tài)所限制。在高速級(jí)中采用了電壓驅(qū)動(dòng)和電荷驅(qū)動(dòng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明了電荷驅(qū)動(dòng)在抑制高速級(jí)慣