压电驱动器

摘要： 为满足智能弹药舵机系统的微型化、智能化,本文通过叠加压电双晶片的方法设计了一种压电驱动器,提高了其驱动能力;针对经典Bouc-Wen模型具有对称性的缺点,增加形状控制函数中的参数,提出具有非对称性的改进Bouc-Wen模型。采用粒子群算法辨识改进模型的参数,并通过仿真证明改进模型的非对称性。为补偿迟滞对系统精度的影响,设计一种基于改进Bouc-Wen逆模型的前馈-PI复合控制器。对压电双晶片的控制回路进行位移跟踪仿真试验,仿真结果表明:前馈-PI复合控制器将系统非线性度由10.6%降低至5.0%,可以有效地抑制迟滞非线性,提高系统的控制精度以及抵抗外界随机干扰的能力,满足微型智能弹药对舵机系统微型化、智能化的要求。

摘要： 压电驱动器位移输出的非线性特性,如迟滞的记忆特性及速率相关性,使压电驱动器的建模与控制较难。该文提出了一种基于门控循环单元(GRU)的新型位移输出控制方法。建立相应的位移输出实验平台来验证和分析压电驱动器的滞后现象。使用GRU模拟滞后的内存特性及采用两个全连接层来模拟速率依赖性。该模型是一个端到端系统,其中压电陶瓷和位移放大机构被视为一个整体。针对不同电压输入预测的输出位移量表明,该模型对速率相关的滞后具有很强的泛化能力。使用相同的循环神经网络结构构建逆模型,并进行实验测试。实验结果表明,所提出的位移输出控制法有效地削弱了压电驱动器的非线性特性,有利于将线性系统控制法与前馈补偿法相结合。

摘要： 针对粘滑式直线压电驱动器的控制问题,设计并实现了一种粘滑式直线压电驱动器控制电路,主要包括信号输入、增减计数器电路、光耦隔离电路、数模转换电路、差分放大电路、功率放大电路、信号输出。其中输入信号包括方向信号、时钟信号和使能信号;增减计数器电路接收信号输入,在时钟信号的上升沿进行计数,并将计数值生成四位二进制编码信号,经光耦隔离电路输出给数模转换电路;数模转换电路将四位二进制编码信号转换为相应的模拟电压信号,经差分放大电路减少噪声,功率放大电路进行功率放大后输出锯齿波给压电驱动器。为验证该压电驱动器控制电路的开环性能,使用光栅尺测量压电驱动器的运动速度,在不同锯齿波输出频率下进行频率-速度实验,实验证明了所设计的控制电路的有效性。

摘要： 为解决传统电磁夹纱器响应频率低、一致性差等问题,提出了基于压电技术设计新型夹纱器的新方法,并对其压电驱动器进行动态分析。首先对压电驱动器静态参数及影响端部位移的参数进行分析,得到其最佳夹持长度;随后建立悬臂式压电驱动器动力学模型并使用MatLab对系统进行仿真,分析了各个参数的数值改变对系统动态特性与稳定性的影响;最后搭建实验平台对压电驱动器进行测试,验证了压电驱动器的先进性。仿真和实验结果表明:驱动电压为150 V,频率为10 Hz,压电驱动器端部最大位移为1.49 mm左右,达到最大位移的系统响应时间稳定在1.6 ms;相比国内外电磁夹纱器,动态性能有了明显提高。

摘要： 该文提出了一种与速率相关的Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型来表征压电驱动器的速率相关迟滞非线性。该模型基于双边Play算子的经典P-I模型,引入多项式修正其中心对称性。在此基础上将驱动电压升降速率引入模型参数中,用以描述其率相关性。测试压电驱动器的率相关迟滞特性,采用最小二乘算法对模型参数进行辨识。结果表明,在速率为0.12~6 V/ms内最大误差为0.076~0.190μm,均方根误差为0.044~0.077μm,相对误差为1.2%~3.2%,验证了所建模型的准确性。

摘要： 基于压电驱动技术,提出了一种适用于织机的新型压电驱动高频喷射阀,为满足喷气织机引纬控制阀的工作需求,设计了一种柔性铰链微位移放大机构,来实现该织机喷射阀喷气口的启闭工作.首先对该阀的柔性铰链微位移放大机构的结构类型、材料选择、转角刚度、最大应力进行分析,再利用ANSY软件对其进行仿真分析.结果表明结构设计是合理的,能够满足织机喷射阀的工作需求,为压电驱动高频喷射阀的频率响应分析提供了依据.

摘要： 针对压电位移放大机构在垂直方向较难实现大行程、高频带宽度的问题,结合两个复合菱形机构、两个杠杆机构以及一个普通菱形机构,提出了一种垂直型多级位移放大机构.基于能量守恒方法和弹性梁理论建立了位移放大比和输入/输出刚度解析模型,根据拉格朗日方程推导了固有频率解析模型.通过有限元法对解析模型进行了验证,所建立的位移放大比解析模型有较高的预测精度,可为大行程垂直型柔顺平台的优化设计提供参考.与文献中的位移放大机构性能对比结果表明,提出的垂直型位移放大机构具有更好的静动态平衡性能,其位移放大比可达43.29,同时保持一个较高的固有频率561.28 Hz.

摘要： 压电驱动器固有的迟滞特性,以及其他动态特性严重地影响其跟踪性能.循环神经网络能够准确拟合非线性系统,并且具有记忆存储能力,本文设计了一种循环神经网络对压电驱动器的迟滞特性进行建模,进而得到能够准确模拟输出位移和输入电压之间关系的逆模型,并据此对压电驱动器进行前馈补偿.此外,考虑到建模误差以及其他扰动对驱动器跟踪精度的影响,本文设计了一种单神经元自适应比例-积分-微分控制器,对压电驱动器进行跟踪控制,从而实现对期望信号的准确跟踪.实验结果验证了所建立模型的精度以及控制器的跟踪性能.

摘要： 为解决双相压电驱动器对频率一致性要求高,以及单相驱动器不易实现双向运动、正反向性能不一致等问题,提出一种单模态驱动且双向运动一致的压电驱动器.该驱动器采用带方孔的对称型结构作为定子部分,并在其中心块两侧黏结沿厚度极化的压电陶瓷,通过给一侧的压电叠堆陶瓷施加电压信号来激发驱动足的法向和切向运动,从而形成扁平的椭圆运动轨迹.而驱动器的双向运动将通过轮换激发两侧的压电叠堆陶瓷来实现.为研究驱动器的驱动机理,建立了定子的有限元模型,采用有限元分析方法对其进行模态、瞬态分析,从而对其振动特性进行分析.然后根据仿真结果加工制造了样机,进行了机械特性实验,从而对其输出性能进行测试和讨论.

摘要： 旨在分析压电驱动器的电激励振动特性。以双晶压电悬臂梁为对象,基于能量法和热力学平衡方程推导了压电悬臂梁在电压激励下的强迫振动微分方程。利用自行搭建的电激励振动试验系统,测试了不同幅值交流电压激励下压电梁的谐响应和瞬态响应。通过试验验证了理论分析的合理性,讨论了激励电压和阻尼对谐响应和瞬态响应的影响。结果表明:压电悬臂梁的谐响应呈非线性,具有弹簧渐软特性;压电梁的共振频率随激励电压幅值的增大而减小,在6 V、9 V、12 V交流电压激励下,压电梁的共振频率分别为55.6 Hz、54.8 Hz、54.4 Hz;当激励电压频率等于压电梁的固有频率时,其横向振幅达到峰值;当激励电压频率逐渐远离压电梁的固有频率时,其振幅则迅速降低;激励电压频率接近共振频率时梁会发生"拍振"现象;阻尼对压电梁的共振抑振作用最为明显。

摘要： 光学相干振动层析是一种兼有测量材料/结构内部结构特性和动力学性能的新技术.本文研究利用自行研制的光学相干振动层析系统评估和标定用于微振动控制的压电驱动器.该系统采用基于CCD的宽带光谱仪,光源采用低相干的白光.通过增加和减少施加在压电驱动器上的电压,使之发生纳米级的驱动位移变化,从而实现对压电驱动器的标定.试验结果表明,由光学相干振动层析系统测量得到的压电驱动器标定曲线具有较高的精度和重复性,该自研制的光学相干振动系统作为一种新的测试技术可以运用于压电驱动器的动态滞回性能的检测.该系统是非接触和非侵入式的无损检测技术,它可对压电驱动器实现实时在线标定,在精密仪器领域具有很广泛的应用前景.

摘要： 本文对粘贴在各向同性半平面体结构表面的高频激励厚度伸缩压电驱动器所产生的波传播特性提供了一种实用的解析与数值的分析方法。根据弹性力学应变积分求位移特解的方法，及边界条件和连续条件，所产生的弹性波传播可以被精确求解。通过数值解着重讨论了几何参数、材料组合、加载频率对驱动器所产生波传播及损耗量的影响规律。

摘要： 本文设计了一种新结构的压电驱动器，该驱动器由螺母和螺杆组成，螺母外贴压电陶瓷片。在超声电源的驱动下螺母做类似“呼啦圈运动”的振动，这种振动通过螺纹间的摩擦被放大并传递给螺杆，成为直线运动。基于悬臂梁的受迫弯曲振动，对该驱动器的运动机理进行了描述，证明了螺母上的点的运动轨迹为椭圆曲线。在理论分析的基础上，完成了样机制备，实验表明在二阶谐振频率下动子速度可达3mm／s。

摘要： 针对加筋壁板结构中存在的模型难以精确确定和多模态外界干扰等问题，基于加速度传感器，提出了一种不依赖结构精确数学模型的多模态线性自抗扰振动主动控制(Linear Active Disturbance Rejection Control)策略。由于加速度传感器和压电驱动器的异位配置不可避免的使得整个控制系统存在时延。为解决该问题，利用Smith预估器的原理，引入输出预估器来补偿这个延时，这样设计的自抗扰控制器振动主动控制器能够很好的解决时延对结构振动性能的影响。基于dSpace实时仿真平台、利用加速度传感器、压电片驱动器，设计并建立四面固支压电加筋壁板结构实验系统，对提出的控制方法进行试验比较研究。最后的试验结果表明，采用提出的具有输出预估功能的自抗扰振动控制器，能够快速有效地抑制结构的多模态振动。

摘要： 本文采用三维非线性有限元分析,对含部分脱粘的表面粘贴压电驱动器的复合材料层合梁界面在外加电场作用下界面脱胶前缘的能量释放率分布进行了研究.针对含界面脱粘损伤的压电复合材料梁结构,基于虚裂纹闭合技术并结合3D-VCCT 界面断裂单元,建立了在电压作用下的能量释放率分析的计算模型和方法,通过有限元软件ABAQUS的用户自定义单元功能UEL实现并计算了在控制电压作用下脱粘前缘的能量释放率,，对不同脱粘长度下和铺层形式下脱粘前缘的能量释放率进行了计算和讨论.结果表明,施加主动控制电压后对含脱粘损伤压电层合悬臂梁的界面断裂模式的影响是以剪切模式为主的混合模式.

摘要： 压电驱动器是激光陀螺谐振腔的重要部件,长期以来,压电驱动器焊接过程的测量控制依赖于操作者的经验和感观,因此,加工过程时有波动,产品质量难以保证。本文针对科研生产中存在的问题进行分析,提出了解决实际问题的技术方案;以实现自动化生产为目标,结合压电驱动器制造的工艺要求和测控系统结构,确定了所研制系统的测控方法;最后对系统的研制成果做了说明。

摘要： 压电驱动器是利用压电体逆压电效应形成机械驱动或控制的一类装置。本文介绍国内外 压电驱动与控制技术领域的研究现状及实际应用情况，在此基础上，综述了压电驱动器研究与应用中 的关键技术以及未来的发展趋势。

摘要： 针对迟滞和蠕变现象严重影响压电陶瓷驱动器的控制精度问题，基于压电陶瓷微观极化机理，应用Langevin模型和电畴转向理论，解释了由于电畴转向能量损失。压电陶瓷电极化强度由不可逆的电极化强度和剩余电极化强度两部分组成，压电陶瓷应变和电场表现出迟滞现象，而应变和电极化强度呈线性关系，然后推导出基于电极化强度的控制模型。最后应用控制流过压电陶瓷的电流来实现电极化强度控制方法，实验结果表明，同电压控制方法相比，电极化强度控制方法可以显著减小迟滞，线性度好。

摘要： 针对迟滞和蠕变现象严重影响压电陶瓷驱动器的控制精度问题，基于压电陶瓷微观极化机理，应用Langevin模型和电畴转向理论，解释了由于电畴转向能量损失。压电陶瓷电极化强度由不可逆的电极化强度和剩余电极化强度两部分组成，压电陶瓷应变和电场表现出迟滞现象，而应变和电极化强度呈线性关系，然后推导出基于电极化强度的控制模型。最后应用控制流过压电陶瓷的电流来实现电极化强度控制方法，实验结果表明，同电压控制方法相比，电极化强度控制方法可以显著减小迟滞，线性度好。

摘要： 针对迟滞和蠕变现象严重影响压电陶瓷驱动器的控制精度问题，基于压电陶瓷微观极化机理，应用Langevin模型和电畴转向理论，解释了由于电畴转向能量损失。压电陶瓷电极化强度由不可逆的电极化强度和剩余电极化强度两部分组成，压电陶瓷应变和电场表现出迟滞现象，而应变和电极化强度呈线性关系，然后推导出基于电极化强度的控制模型。最后应用控制流过压电陶瓷的电流来实现电极化强度控制方法，实验结果表明，同电压控制方法相比，电极化强度控制方法可以显著减小迟滞，线性度好。

摘要： 弯曲压电振子的两自由度压电驱动器及采用该驱动器实现的两自由度运动的激励方法。属于压电驱动技术领域。解决了现有的两自由度压电驱动装置结构复杂、成本高和行程小的问题。驱动器包括基座、压电振子和动子，所述弯曲压电陶瓷组分为两部分，分别为第一组弯曲压电陶瓷组和第二组弯曲压电陶瓷组，两组弯曲压电陶瓷施加电压激励信号时，压电振子可以分别实现两个自由度的弯曲运动。通过改变电压激励信号，可以控制压电振子的弯曲方向；利用摩擦力作为驱动力，以压电振子为定子，驱动动子实现两自由度运动。本发明主要应用于超精密驱动、定位、加工等领域。

摘要： 本发明提供一种压电驱动器制作方法及压电驱动器。该方法包括：在压电陶瓷片的上下表面分别制作预设图案的内电极；通过耐高温无机聚合硅凝胶材料，将制作内电极后的多个压电陶瓷片粘结在一起，形成一体化结构的多层陶瓷；在所述一体化结构的多层陶瓷的相对的两个侧面上分别制作外电极，以将各压电陶瓷片在电路上形成并联连接；对所述一体化结构的多层陶瓷进行极化，得到所述压电驱动器。本发明压电驱动器制作简单，具有较好的耐高温性能，工作稳定可靠。

摘要： 压电驱动器具备支撑基板、具有第1压电层叠体、第2压电层叠体以及位移部的主体部、第1弹性体层；第1弹性体层以连接第1压电层叠体的下面、第2压电层叠体的下面、第1压电层叠体的侧面、第2压电层叠体的侧面的方式被固定于主体部；第1弹性体层的第1～第4区域由第1～第4结合部而被固定于支撑基板的主面；非结合面未被固定于支撑基板(3)的主面。

摘要： 本发明涉及摄像镜头驱动技术领域，尤其是一种用于摄像镜头的压电驱动器的驱动方法。该方法包括以下步骤：S1、CPU接收变焦信号，并将变焦信号转换为电信号传递给驱动电路；S2、驱动电路将接收的电信号转换为激励方波，采用激励方波的基波与二次谐波激励压电振子，以使压电振子产生8字形振动；S3、压电振子带动与其相连的负载向远离压电振子的方向或者靠近压电振子的方向移动，以调节焦距。本发明还提供一种用于摄像镜头的压电驱动器，包括压电振子、负载和导杆。本发明能够实现高像素摄像头的自动调焦，具有体积小、无磁干扰、推力大、位移大、响应速度快、定位精度高等优点。

摘要： 一种压电驱动器阵列的制造方法和压电驱动器阵列，属于压电驱动器领域，该方法包括：叠压基座层、多层压电功能层和保护层，对基座层、压电功能层和保护层进行排胶烧结，切割掉内电极所在的目标空间范围外的压电功能层和保护层，通过电极端对排胶烧结后的多个压电驱动器单元进行极化，得到由基座层、多个压电驱动器单元和保护层组成的压电驱动器阵列。在制造压电驱动器阵列的过程中，阵列中的多个压电驱动器单元同时制造，多个压电驱动器单元在制造过程中的工艺参数始终保持一致，可以使多个压电驱动器单元的性能参数保持一致，从而可以提高多个压电驱动器单元的一致性。

摘要： 弯曲压电振子的两自由度压电驱动器及采用该驱动器实现的两自由度运动的激励方法。属于压电驱动技术领域。解决了现有的两自由度压电驱动装置结构复杂、成本高和行程小的问题。驱动器包括基座、压电振子和动子，所述弯曲压电陶瓷组分为两部分，分别为第一组弯曲压电陶瓷组和第二组弯曲压电陶瓷组，两组弯曲压电陶瓷施加电压激励信号时，压电振子可以分别实现两个自由度的弯曲运动。通过改变电压激励信号，可以控制压电振子的弯曲方向；利用摩擦力作为驱动力，以压电振子为定子，驱动动子实现两自由度运动。本发明主要应用于超精密驱动、定位、加工等领域。

摘要： 本发明提供一种压电驱动器制作方法及压电驱动器。该方法包括：在压电陶瓷片的上下表面分别制作预设图案的内电极；通过耐高温无机聚合硅凝胶材料，将制作内电极后的多个压电陶瓷片粘结在一起，形成一体化结构的多层陶瓷；在所述一体化结构的多层陶瓷的相对的两个侧面上分别制作外电极，以将各压电陶瓷片在电路上形成并联连接；对所述一体化结构的多层陶瓷进行极化，得到所述压电驱动器。本发明压电驱动器制作简单，具有较好的耐高温性能，工作稳定可靠。

摘要： 压电驱动器具备支撑基板、具有第1压电层叠体、第2压电层叠体以及位移部的主体部、第1弹性体层；第1弹性体层以连接第1压电层叠体的下面、第2压电层叠体的下面、第1压电层叠体的侧面、第2压电层叠体的侧面的方式被固定于主体部；第1弹性体层的第1～第4区域由第1～第4结合部而被固定于支撑基板的主面；非结合面未被固定于支撑基板(3)的主面。

摘要： 本发明公开了一种多层压电驱动器的制造方法和多层压电驱动器，属于压电器件领域。方法包括：将陶瓷粉体进行湿法研磨，加入粘合剂后流延成膜，冲片后烧制成多个陶瓷片，在每个陶瓷片的两面上印刷内部电极层和内部绝缘层，将多个陶瓷片交互层叠后烧制成一体化多层陶瓷，在两个相对侧面上印刷烧制外部电极，然后整体极化制成多层压电驱动器。多层压电驱动器包括至少两个交互层叠的内电极压电陶瓷体，相邻的两个内电极压电陶瓷体之间通过内部电极层接合，内部电极层的一端有内部绝缘层，另一端连接于外部电极，相邻的两个内部绝缘层分处内电极压电陶瓷体的两端。本发明中的多层压电驱动器能量转换效率有较大提高，且微观缺陷较少，可靠性得到了保障。

摘要： 本发明涉及一种压电电磁耦合的二自由度驱动器及该驱动器的驱动方法，属于机电结合领域。运动前足中部为铁轴，轴上绕有电磁线圈，轴的底部较长且固定连接铁质半球，运动前足两肩部分别固定连接压电叠堆，压电叠堆另一端分别固定连接在运动后足两肩上，运动后足中部为铁轴，轴上绕有电磁线圈，运动后足底部较长且分别固定连接铁质半球。优点是：通过压电与电磁耦合，实现了可控的箝位摩擦力，解决了现有步进式压电驱动器输出性能不足和精度难以提升的问题，在此基础上，提高了步进式压电驱动器的输出稳定性，适用于微操作、微位移驱动等领域。