[發明專利]采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法

有效

• 申請號: 201410293148.9
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104022683A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉英想;馮培連;陳維山;劉軍考;石勝君
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06;H02N2/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺包括四足壓電驅動器(1)、平臺(2)和基座(3)；所述四足壓電驅動器(1)包括一個豎直梁(1-1)、兩個水平梁(1-2)和六組壓電陶瓷(1-3)，六組壓電陶瓷(1-3)分別為兩組豎直梁上壓電陶瓷(1-3-1)、兩組上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)和兩組下側水平梁上壓電陶瓷(1-3-3)；

所述兩組豎直梁上壓電陶瓷(1-3-1)均設置在豎直梁(1-1)上，且分別設置于法蘭(1-4)的上下兩側，兩個水平梁(1-2)通過其側面分別與豎直梁(1-1)的兩個端部固定連接，上端的水平梁(1-2)上設置有兩組上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)，下端的水平梁(1-2)上設置有兩組下側水平梁上壓電陶瓷(1-3-3)，且兩組上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)和兩組下側水平梁上壓電陶瓷(1-3-3)均分布在豎直梁(1-1)的兩側，每個水平梁(1-2)的兩個端部均設置有驅動足(1-5)；四足壓電驅動器(1)通過法蘭(1-4)與基座(3)固定連接；平臺(2)的兩個內側面分別與四個驅動足(1-5)緊密接觸；

采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法為：采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺根據目標輸出速度選擇下述兩種激勵模式之一或者兩種激勵模式的組合來實現不同位移尺度的驅動；兩種激勵模式分別為：

第一種為交流激勵連續模式，該模式給上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)、豎直梁上壓電陶瓷(1-3-1)、下側水平梁上壓電陶瓷(1-3-3)分別施加三相連續交流激勵電壓，且上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)和豎直梁上壓電陶瓷(1-3-1)所施加激勵電壓時間上的相位差為90度，上側水平梁上壓電陶瓷(1-3-2)和下側水平梁上壓電陶瓷(1-3-3)所施加激勵電壓時間上的相位差為180度，以實現豎直梁(1-1)和水平梁(1-2)縱向振動的激勵，即共振狀態，進而通過三個正交縱向振動的復合在四個驅動足(1-5)處產生穩定而持續的橢圓軌跡的振動，該橢圓軌跡振動能夠驅動平臺(2)實現大推力、大位移、快速、連續的運動輸出，所述大位移指位移大小不受限制；

第二種為直流激勵步進模式，該模式給六組壓電陶瓷(1-3)分別交替施加正、負直流激勵電壓，以實現豎直梁(1-1)和水平梁(1-2)縱向伸縮運動的交替激勵，即非共振狀態，水平梁(1-2)伸長后能夠使得驅動足(1-5)與平臺(2)保持緊密接觸，水平梁(1-2)收縮后能夠實現驅動足(1-5)與平臺(2)脫離接觸，進而配合豎直梁(1-1)的伸縮運動來帶動平臺(2)向上或者向下的步進運動；所述直流激勵步進模式能夠驅動平臺(2)實現納米尺度分辨力、低速、斷續的步進輸出，通過調整直流電壓幅值實現轉子輸出位移的精確調整。

2.根據權利要求1所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺中的豎直梁(1-1)和兩個水平梁(1-2)采用空間正交布置。

3.根據權利要求1所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺中的兩個水平梁(1-2)的長度相同。

4.根據權利要求1所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺中的四個驅動足(1-5)結構相同，均為半圓柱形。

5.根據權利要求1所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺根據目標輸出速度選擇激勵模式來實現不同位移尺度的驅動中，當目標輸出速度小于或等于直流激勵步進模式下能夠獲得的平臺最大輸出速度時，進入直流激勵步進模式實現低速、高定位精度和分辨力的輸出。

6.根據權利要求1所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺的驅動方法，其特征在于，所述采用四足壓電驅動器的超精密直線平臺根據目標輸出速度選擇激勵模式來實現不同位移尺度的驅動中，當目標輸出速度大于直流激勵步進模式下能夠獲得的平臺最大輸出速度時，首先進入交流激勵連續模式實現快速大位移輸出，未達到目標位移后停止，然后進入直流激勵步進模式實現最終精確定位。