自行式直線壓電驅動器的研究及其在運動平臺中的應用.pdf

1、直線壓電驅動器具有響應快、定位精度高、體積小等優(yōu)點，無需運動轉換機構就能直接實現(xiàn)直線驅動，在精密驅動領域受到廣泛關注。課題組針對現(xiàn)有平面三自由度運動平臺結構復雜、加工工藝要求高等問題，提出了一種基于直線壓電驅動器構建的自行式平面三自由度運動平臺的設計方案，旨在簡化系統(tǒng)的結構并降低對基礎平臺表面質量的要求。利用壓電疊堆構建了自行式平面三自由度運動平臺的驅動單元，主要研究內(nèi)容包括：
　　1.針對現(xiàn)有直線驅動器存在著諸如結構復雜、運動行

2、程和定位精度無法兼顧、成本高等問題，提出了一種自行式直線壓電驅動器的設計方案。該驅動器采用壓電疊堆激勵，工作在非共振狀態(tài)，通過調節(jié)三個驅動單元的激勵信號，驅動器可以實現(xiàn)大行程、高精度的雙向直線運動。
　　2.介紹了自行式直線壓電驅動器的結構設計方法及工作原理。分析了驅動器在一個信號周期內(nèi)的運動過程，基于靜力學模型推導了運動足的位移響應，得到了運動足輸出位移和驅動單元輸入位移的關系。建立了系統(tǒng)在運動方向上的動力學模型，設計了驅動器步

3、進和滑動兩種工作模式。分析了信號激勵方式對系統(tǒng)運動性能的影響，發(fā)現(xiàn)采用簡諧函數(shù)聯(lián)接線性函數(shù)的信號激勵方式可以改善驅動器的運動性能。
　　3.建立了實驗測試系統(tǒng)，對原理樣機的步距、速度、負載特性進行了測評。實驗結果表明，驅動器的綜合運動性能較好，緩解了大行程、高精度、高速度的矛盾。驅動器最大輸出推力為25N，運行速度可達1.5mm/s，分辨率可達7nm。
　　4.基于自行式直線壓電驅動器構建了一種平面三自由度運動平臺。分析了平