[發(fā)明專利]微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410074841.7
• 申請(qǐng)日: 2014-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN103856102A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐愛群;段福斌;于海闊;葛丁飛;楊禮康;吳立軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江科技學(xué)院;徐愛群
• 主分類號(hào): H02N2/14
• 分類號(hào): H02N2/14
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，包括微動(dòng)力裝置和微動(dòng)力控制系統(tǒng)；其特征是：所述微動(dòng)力裝置包括超磁致伸縮薄片、永久磁鐵、靜軛Ⅰ和靜軛Ⅱ構(gòu)成的磁路Ⅰ，以及通過永久磁鐵、靜軛Ⅰ、靜軛Ⅱ和移動(dòng)軛構(gòu)成的磁路Ⅱ；

所述超磁致伸縮薄片和永久磁鐵相互平行，所述超磁致伸縮薄片和永久磁鐵的兩端分別通過靜軛Ⅰ和靜軛Ⅱ夾緊；所述靜軛Ⅰ和靜軛Ⅱ的一端設(shè)置移動(dòng)軛，所述靜軛Ⅰ和靜軛Ⅱ以及移動(dòng)軛之間設(shè)置有氣隙；

所述磁路Ⅰ和磁路Ⅱ上分別設(shè)置有磁力調(diào)節(jié)裝置；所述磁路Ⅰ的磁力調(diào)節(jié)裝置為分別設(shè)置在超磁致伸縮薄片正、反兩面的壓電陶瓷薄片；所述磁路Ⅱ的磁力調(diào)節(jié)裝置為通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠升降臺(tái)；

所述微動(dòng)力控制系統(tǒng)包括傳感器組和依次通過信號(hào)連接的信號(hào)放大器、信號(hào)綜合分析控制器、計(jì)算機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及驅(qū)動(dòng)電源；

傳感器組包括設(shè)置在氣隙上的微位移傳感器，分別設(shè)置在移動(dòng)軛上的微力傳感器和磁路Ⅱ拾磁線圈，分別設(shè)置在超磁致伸縮薄片上的溫度傳感器、應(yīng)變計(jì)以及磁路Ⅰ拾磁線圈；

所述信號(hào)放大器分別與微力傳感器、微位移傳感器、溫度傳感器、應(yīng)變計(jì)、磁路Ⅰ拾磁線圈以及磁路Ⅱ拾磁線圈信號(hào)連接；

所述驅(qū)動(dòng)電源與壓電陶瓷薄片電連接，所述信號(hào)綜合分析控制器通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征是：所述計(jì)算機(jī)和信號(hào)發(fā)生器之間設(shè)置有光電耦合器。

3.微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制方法，其特征是：包括均采用閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)的氣隙調(diào)節(jié)法和電壓調(diào)節(jié)法；

所述氣隙調(diào)節(jié)法通過對(duì)實(shí)時(shí)微力的采樣檢測(cè)構(gòu)成反饋回路；

所述電壓調(diào)節(jié)法通過檢測(cè)磁路中拾磁環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流構(gòu)成反饋回路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制方法，其特征是：所述氣隙調(diào)節(jié)法步驟如下：

1）給定預(yù)設(shè)微力值F₁，將所需的微力值F₁輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)作為參照值儲(chǔ)存；

2）移動(dòng)軛復(fù)位，氣隙長(zhǎng)度調(diào)整到最大；

3）對(duì)壓電陶瓷薄片施加一恒定驅(qū)動(dòng)電壓；

4）閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)微動(dòng)力裝置的氣隙長(zhǎng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制方法，其特征是：所述步驟2）的具體步驟如下：

計(jì)算機(jī)發(fā)出復(fù)位指令給信號(hào)綜合分析控制器，信號(hào)綜合分析控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠升降臺(tái)帶動(dòng)移動(dòng)軛向增大氣隙長(zhǎng)度方向移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)軛移動(dòng)到原點(diǎn)位置時(shí)，停止對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，移動(dòng)軛實(shí)現(xiàn)復(fù)位；

所述步驟3）的具體步驟如下：

由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，該指令經(jīng)光電耦合器、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器送入驅(qū)動(dòng)電源，由驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓控制壓電陶瓷薄片產(chǎn)生應(yīng)變，并帶動(dòng)超磁致伸縮薄片產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，進(jìn)而通過磁路Ⅰ中磁通量發(fā)生的改變帶動(dòng)磁路Ⅱ中磁通量發(fā)生相應(yīng)的改變，使得移動(dòng)軛所受微力值變?yōu)檩o助微力值F₃；

所述步驟4）的具體步驟如下：

計(jì)算機(jī)發(fā)出運(yùn)行指令給信號(hào)綜合分析控制器，信號(hào)綜合分析控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，產(chǎn)生脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的步距角，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠升降臺(tái)上升一個(gè)單位長(zhǎng)度的位移L，滾珠絲杠升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)軛向減小氣隙長(zhǎng)度方向移動(dòng)L長(zhǎng)度；信號(hào)綜合分析控制器發(fā)送完脈沖信號(hào)之后，微力傳感器檢測(cè)移動(dòng)軛所受的實(shí)時(shí)微力值F₂，檢測(cè)到的模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送給信號(hào)綜合分析控制器，信號(hào)綜合分析控制器比較實(shí)時(shí)微力值F₂與預(yù)設(shè)微力值F₁的大小：若實(shí)時(shí)微力值F₂與預(yù)設(shè)微力值F₁之間的差值小于或等于允許誤差值，則信號(hào)綜合分析控制器發(fā)送信號(hào)給計(jì)算機(jī)，提示任務(wù)完成；否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟4）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)控制方法，其特征是：所述步驟3）中，輔助微力值F₃小于預(yù)設(shè)微力值F₁。