[發明專利]粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910260151.3
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109818526B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 鐘博文;朱杰;王振華;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

1.一種粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制方法，其特征在于，所述粘滑式慣性壓電驅動器與信號生成裝置相連，所述信號生成裝置用于向所述粘滑式慣性壓電驅動器發送驅動信號；所述粘滑式慣性壓電驅動器用于根據所述驅動信號驅動運動塊運動；所述方法包括：

獲取所述運動塊的目標位置和目標速度；

獲取所述運動塊的當前位移和當前速度；

確定所述當前速度與所述目標速度是否相同；

在所述當前速度與所述目標速度不同時，基于PID控制算法調節所述驅動信號的信號頻率以調節所述運動塊的當前速度；

根據所述當前位移確定所述運動塊與所述目標位置之間的距離；

在所述距離小于掃描模式距離時，基于PID控制算法使用所述粘滑式慣性壓電驅動器驅動所述運動塊向所述目標位置進行納米級運動；

在所述距離大于或等于所述掃描模式距離時，使用所述當前位移和上次位移計算所述運動塊當前步距；

確定所述運動塊當前步距是否小于步進式工作模式的單步步距；

在所述運動塊當前步距小于所述步進式工作模式的單步步距時，調節所述驅動信號的幅值；使用單個周期的驅動信號驅動所述運動塊運動；

在所述運動塊當前步距大于或等于所述步進式工作模式的單步步距時，計算驅動所述運動塊所需的驅動信號的周期數量；使用具有所有周期數量的驅動信號驅動所述運動塊運動。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，調節后的信號頻率與調節前的信號頻率具有相同的升壓時長，和/或，調節后的信號頻率與調節前的信號頻率具有相同的降壓時長。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述驅動信號的升壓階段為二階驅動信號；或者，所述驅動信號的降壓階段為二階驅動信號。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當前位移的采樣時間大于所述當前速度的采樣時間。

5.一種粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制裝置，其特征在于，所述粘滑式慣性壓電驅動器與信號生成裝置相連，所述信號生成裝置用于向所述粘滑式慣性壓電驅動器發送驅動信號；所述粘滑式慣性壓電驅動器用于根據所述驅動信號驅動運動塊運動；所述粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制裝置包括：

目標獲取模塊，用于獲取所述運動塊的目標位置和目標速度；

數據獲取模塊，用于獲取所述運動塊的當前位移和當前速度；

速度確定模塊，用于確定所述當前速度與所述目標速度是否相同；

頻率調節模塊，用于在所述當前速度與所述目標速度不同時，基于PID控制算法調節所述驅動信號的信號頻率以調節所述運動塊的當前速度；

位置確定模塊，用于根據所述當前位移確定所述運動塊與所述目標位置之間的距離；

位置調節模塊，用于在所述距離小于掃描模式距離時，基于PID控制算法使用所述粘滑式慣性壓電驅動器驅動所述運動塊向所述目標位置進行納米級運動；

步距計算模塊，用于在所述距離大于或等于所述掃描模式距離時，使用所述當前位移和上次位移計算所述運動塊當前步距；

步距確定模塊，用于確定所述運動塊當前步距是否小于步進式工作模式的單步步距；

第一驅動模塊，用于在所述運動塊當前步距小于所述步進式工作模式的單步步距時，調節所述驅動信號的幅值；使用單個周期的驅動信號驅動所述運動塊運動；

第二驅動模塊，用于在所述運動塊當前步距大于或等于所述步進式工作模式的單步步距時，計算驅動所述運動塊所需的驅動信號的周期數量；使用具有所有周期數量的驅動信號驅動所述運動塊運動。

6.根據權利要求5所述的粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制裝置，其特征在于，調節后的信號頻率與調節前的信號頻率具有相同的升壓時長，和/或，調節后的信號頻率與調節前的信號頻率具有相同的降壓時長。

7.根據權利要求5所述的粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制裝置，其特征在于，所述驅動信號的升壓階段為二階驅動信號；或者，所述驅動信號的降壓階段為二階驅動信號。

8.根據權利要求5所述的粘滑式慣性壓電驅動器的運動控制裝置，其特征在于，所述當前位移的采樣時間大于所述當前速度的采樣時間。