電荷驅(qū)動在壓電高速驅(qū)動平臺中的應(yīng)用.pdf

1、壓電致動器因?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)動平臺上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前對驅(qū)動平臺的帶寬要求越來越高。在設(shè)計(jì)高速驅(qū)動平臺的過程中，普遍存在一個問題:驅(qū)動平臺整體結(jié)構(gòu)的諧振頻率經(jīng)常低于致動器本身的諧振頻率。為了消除支撐結(jié)構(gòu)的低頻模態(tài)對致動器性能的影響，需要補(bǔ)償致動器在驅(qū)動過程中傳到基座上的慣性力。對于新穎的非對稱驅(qū)動結(jié)構(gòu)，由于壓電材料存在動態(tài)遲滯，采用電壓驅(qū)動的方式解決上述問題，會導(dǎo)致慣性力補(bǔ)償效

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

3、相同壓電堆組成的非對稱致動器安裝至懸臂梁的自由端，分別采用電壓驅(qū)動和電荷驅(qū)動的方式激勵壓電堆，測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)動懸臂梁的振幅明顯小于電壓驅(qū)動，從而證明了電荷驅(qū)動相對于電壓驅(qū)動的優(yōu)勢。
　　四、將電荷驅(qū)動應(yīng)用于二級壓電堆中。通過實(shí)驗(yàn)證明如果不加慣性力補(bǔ)償，高速級的帶寬會被整個大壓電堆的低頻模態(tài)所限制。在高速級中采用了電壓驅(qū)動和電荷驅(qū)動的對比實(shí)驗(yàn)，證明了電荷驅(qū)動在抑制高速級慣