堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法
【專利說明】堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法
[0001] 一、技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明屬于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，特別是一種堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖 峰電壓抗蠕變方法。
[0002] 二、【背景技術(shù)】 堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器具有位移分辨率高，體積小，響應(yīng)快，輸出力大等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛 用于進(jìn)行微納米級(jí)的微位移操作相關(guān)領(lǐng)域，但其固有的遲滯、蠕變非線性使它的位移誤差 增大，嚴(yán)重影響了它的定位精度。
[0003] 蠕變特性就是當(dāng)施加在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的電壓值不再變化時(shí)，位移值不是穩(wěn)定在 一固定值上，而是隨著時(shí)間的緩慢變化，并在一定時(shí)間之后才達(dá)到穩(wěn)定值。這是由于電介質(zhì) 內(nèi)部的晶格間存在摩擦力，晶體中90度電疇開始轉(zhuǎn)向時(shí)相互影響，當(dāng)電壓停止變化后，晶 格由于慣性繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，而存在一定的變形滯后。
[0004] 現(xiàn)行蠕變抑制方法有分為兩種：模型方法和無模型方法。模型方法是先建立蠕變 模型，然后再求其逆模型來消除蠕變。其中蠕變模型的建立分為兩種：其一是建立與遲滯相 關(guān)的蠕變模型，在這類模型中都是先確定遲滯的值，然后在根據(jù)遲滯的值來確定蠕變的值； 其二是建立基于數(shù)據(jù)辨識(shí)的蠕變現(xiàn)象模型，就現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，用此方法研究蠕變，作用時(shí)間 范圍是蠕變的穩(wěn)定階段。無模型的方法就是把蠕變看作是附加在遲滯上的非線性項(xiàng)來加以 抑制，常使用復(fù)合控制和各種高級(jí)智能控制等。如使用單向大幅值尖峰電壓作用于壓電陶 瓷驅(qū)動(dòng)器，得出要想得到納米級(jí)精度的定位，但這種單方向大幅值的尖峰電壓必須使用多 圈。以上兩種方法雖然抑制蠕變起到一定的效果，但是過程復(fù)雜，抑制蠕變效果不明顯，抑 制之后的位移誤差還是不能滿足精準(zhǔn)定位的需求。
[0005] 三、
【發(fā)明內(nèi)容】
為了克服上述技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向 小尖峰電壓抗蠕變方法，此方法操作簡單，可以使蠕變誤差速率快速減小到零，因此滿足了 對(duì)堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器精準(zhǔn)定位的需求。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：增加尖峰電壓的方法，在驅(qū)動(dòng)電壓為 臺(tái)階電壓時(shí)，在臺(tái)階電壓開始時(shí)的下一個(gè)控制時(shí)間增加與臺(tái)階電壓的變化方向相同且幅值 為Aspike;、持續(xù)時(shí)間為Td的尖峰電壓。
[0007] 通過增加尖峰電壓的方法，系統(tǒng)的蠕變誤差速率快速減少到零，使快速準(zhǔn)確的精 密定位成為可能。
[0008] 本發(fā)明設(shè)計(jì)了，所述在臺(tái)階電壓開始時(shí)的下一個(gè)控制時(shí)間增加與臺(tái)階電壓的變化 方向相同的尖峰電壓設(shè)置為在臺(tái)階電壓上升段時(shí)，尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓 的幅值，在臺(tái)階電壓下降段時(shí)，尖峰電壓的幅值為負(fù)值，減小作用電壓的幅值， 在本技術(shù)方案中，以在在臺(tái)階電壓開始時(shí)的下一個(gè)控制時(shí)間增加與臺(tái)階電壓的變化方 向相同且幅值為Aspike、持續(xù)時(shí)間為Td的尖峰電壓為重要技術(shù)特征，在用于堆疊型壓電陶瓷 驅(qū)動(dòng)器開環(huán)抗蠕變的技術(shù)領(lǐng)域中，具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性，在本技術(shù)方案中的術(shù)語都 是可以用本技術(shù)領(lǐng)域中的專利文獻(xiàn)進(jìn)行解釋和理解。
[0009] 四、【附圖說明】 為了更清楚地說明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有 技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0010] 圖1為增加尖峰電壓示意圖。
[0011] 圖2具有雙向小幅值尖峰電壓的臺(tái)階電壓。
[0012] 圖3-圖4為臺(tái)階電壓為lv的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0013] 圖5-圖6為臺(tái)階電壓為2v的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0014] 圖7-圖8為臺(tái)階電壓為3v的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0015] 圖9-圖10為臺(tái)階電壓為4v的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0016]圖11-圖12為臺(tái)階電壓為5v的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0017]圖13-圖14為臺(tái)階電壓為6v的各種倍數(shù)的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0018] 五、【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明 的進(jìn)一步限定。其步驟是： 參見圖1-圖2,堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)置為具有上升段和下降段的臺(tái)階 電壓，在臺(tái)階電壓上升段時(shí)，當(dāng)臺(tái)階電壓作用之后的下一個(gè)控制時(shí)間施加幅值為Aspike、持續(xù) 時(shí)間為Td的尖峰電壓，此時(shí)尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓的幅值；在臺(tái)階電壓下 降段時(shí)，施加幅值數(shù)值相同，但方向相反且持續(xù)時(shí)間相同的尖峰電壓，此時(shí)尖峰電壓減小臺(tái) 階電壓的幅值。
[0019] 下表為尖峰電壓的數(shù)值與臺(tái)階電壓呈倍數(shù)關(guān)系，如當(dāng)臺(tái)階電壓為3v時(shí)，輸入尖峰 電壓的數(shù)值可以設(shè)置為3v、6v或9v。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法，其特征是；增加雙 向小幅值尖峰電壓的方法，在驅(qū)動(dòng)電壓為臺(tái)階電壓時(shí)，在臺(tái)階電壓開始處的下一個(gè)控制時(shí) 間增加與臺(tái)階電壓的變化方向相同且幅值為A,pik。、持續(xù)時(shí)間為Td的尖峰電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法， 其特征是：所述在臺(tái)階電壓開始處增加與臺(tái)階電壓的變化方向相同的尖峰電壓設(shè)置為在臺(tái) 階電壓上升段時(shí)，尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓的幅值，在臺(tái)階電壓下降段時(shí)，尖 峰電壓的幅值為負(fù)值，減小作用電壓的幅值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法，增加雙向小幅值尖峰電壓的方法，在驅(qū)動(dòng)電壓為臺(tái)階電壓時(shí)，在臺(tái)階電壓開始處的下一個(gè)控制時(shí)間增加與臺(tái)階電壓的變化方向相同且幅值為Aspike、持續(xù)時(shí)間為Td 的尖峰電壓。通過增加雙向小幅值尖峰電壓的方法，系統(tǒng)的蠕變速率快速減少到零，滿足了對(duì)堆疊型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器精準(zhǔn)定位的需求，實(shí)現(xiàn)了大臺(tái)階壓差、大間隔下的納米級(jí)定位。
【IPC分類】H02N2-00
【公開號(hào)】CN104617810
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410671425
【發(fā)明人】趙學(xué)良, 王清, 張兆臣
【申請(qǐng)人】泰山醫(yī)學(xué)院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日