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壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器及其驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，從而獲得了廣泛的應(yīng)用。將壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，為提高壓電微動(dòng)工作臺(tái)的動(dòng)靜態(tài)性能，進(jìn)行了如下的相關(guān)研究。在系統(tǒng)分析電致伸縮效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)和鐵電效應(yīng)位移機(jī)理及對(duì)位移貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，基于電疇轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向不*立即可逆的觀點(diǎn)，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(dòng)控制
通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。基于壓電陶瓷CAMOZZI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(biāo)變換的方法，建立了一種新的簡(jiǎn)單實(shí)用的壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器的遲滯非線性模型。在模型的實(shí)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在不同的電壓驅(qū)動(dòng)過程、不同的驅(qū)動(dòng)電壓頻率以及不同的驅(qū)動(dòng)循環(huán)次數(shù)下，模型均能夠很好地跟蹤實(shí)測(cè)值。從基本壓電方程出發(fā)，推導(dǎo)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(jìn)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(hào)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的驅(qū)動(dòng)電壓波形、不同的驅(qū)動(dòng)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(cè)出CAMOZZI執(zhí)行器的位移信號(hào)。在準(zhǔn)靜態(tài)或低頻情況下，對(duì)壓電微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，得出它為電學(xué)上的一階慣性環(huán)節(jié)和機(jī)械上的二階振蕩環(huán)節(jié)的串聯(lián)。進(jìn)而給出了提高壓電微動(dòng)工作臺(tái)響應(yīng)速度的途徑，即：一方面，應(yīng)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(yīng)在保證剛度的情況下減小工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(yù)緊力對(duì)壓電微動(dòng)工作臺(tái)剛度、固有頻率以及輸出位移的影響。為使壓電微動(dòng)工作臺(tái)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定合理的預(yù)緊力。推導(dǎo)出壓電微動(dòng)工作臺(tái)的遲滯非線性模型同壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器空載時(shí)的遲滯非線性模型具有相同的形式，但其輸出位移相對(duì)于壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器空載時(shí)的輸出位移按一定的比例縮人連理工人學(xué)基于鋼球沖擊法測(cè)試了壓電微動(dòng)工作臺(tái)X向和Y向的固有頻率，測(cè)試結(jié)果表明：壓電微動(dòng)工作臺(tái)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(dòng)控制
為有效地減小積分飽和并降低對(duì)擾動(dòng)的敏感性，使壓電微動(dòng)工作臺(tái)在控制系統(tǒng)的作用下，響應(yīng)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(bǔ)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(dú)立傳感器測(cè)量方式所*的優(yōu)點(diǎn)，所以在采用壓電陶瓷CAMOZZI執(zhí)行器對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：具有前饋補(bǔ)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。