[發(fā)明專利]一種多疊層壓電堆棧致動器的交替獨立分時驅動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010712880.0
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111740641B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 張連生;卞軻瑋;黃強先;程榮俊;李紅莉;李瑞君
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種多疊層壓電堆棧致動器交替獨立分時驅動方法，其步驟包括：1、兩個開關組接收外部的邏輯運算電路所產生的開關控制信號；2、開關組1在開關控制信號控制下對n路驅動信號按序選通，由驅動器1和驅動器2交替放大；3、放大后的n路驅動信號施加到開關控制信號控制下的開關組2選通的對應的壓電陶瓷層進行驅動。本發(fā)明能改善壓電堆棧致動器遲滯現(xiàn)象，同時大幅降低成本。

技術領域

本發(fā)明涉及應用在精密微位移平臺領域，具體涉及一種低成本的多疊層壓電堆棧致動器交替獨立分時驅動方法。

背景技術

壓電堆棧致動器因其定位精度高、響應快、體積小、噪聲低等特點，在精密定位和超精密定位領域中有著廣泛的應用，但壓電堆棧致動器的遲滯特性，給定位精度造成嚴重影響。

國內外學者通過對壓電堆棧致動器的定位機理和特性進行大量研究，并且取得了一定的進展。目前，常用的補償遲滯的方法有電壓驅動法、電荷驅動法、前饋開環(huán)控制法和包括PID復合控制、自適用復合控制、NN復合控制、模糊復合控制的前饋和閉環(huán)相結合的復合控制法等。但這些方法都存在著控制復雜，成本較高的缺陷。

現(xiàn)有技術中也有提到一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置及方法，該方法采用的獨立分時驅動有效降低了多疊層壓電致動器位移過程中的遲滯，但是其使用的驅動器數(shù)量會隨多疊層壓電致動器堆棧層數(shù)的增加而增加，它的成本會因此大幅提升，從而限制了其應用范圍。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有方法所存在的不足之處，提供一種多疊層壓電堆棧致動器的交替獨立分時驅動方法，以期能改善壓電堆棧致動器遲滯現(xiàn)象，同時大幅降低成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

本發(fā)明一種多疊層壓電堆棧致動器的交替獨立分時驅動方法的特點是應用于由兩個驅動器、兩個開關組以及多疊層壓電堆棧致動器所組成的驅動環(huán)境中；所述兩個開關組之間連接有兩個并聯(lián)的驅動器；第一開關組與外部的信號分離電路相連，用于接收驅動信號；第二開關組與所述多疊層壓電堆棧致動器相連；第一開關組包含N個第一開關，任意第i個第一開關記為SW1_i；第二開關組包含N個第二開關，任意第i個第二開關記為SW2_i；第i個第一開關SW1_i接收所述信號分離電路的第i個驅動信號U_Si；由第i個第一開關SW1_i、第i個第二開關SW2_i以及所述多疊層壓電堆棧致動器中第i層壓電堆棧構成第i個通道；i＝1,2,……,N；所述交替獨立分時驅動方法是按如下步驟進行：

步驟1、兩個開關組接收外部的邏輯運算電路所產生的開關控制信號，記為{C₁,C₂,……,C_i,……,C_N}；C_i表示第i個開關控制信號；

步驟2、所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i檢測到第i個開關控制信號C_i為上升沿，此時第i個驅動信號U_Si＝0；所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i閉合，使得第一驅動器與所述第i通道連通，第i通道等待驅動；所述第i個第一開關SW1_i所接收的第i個驅動信號U_Si經過所述第一驅動器的放大后施加到第i層壓電堆棧；

同時，第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1閉合，使得第二驅動器與所述第i-1通道連通，第i-1通道正在驅動；所述第i-1個第一開關SW1_i所接收的第i-1個驅動信號U_Si-1經過所述第二驅動器的放大后施加到第i-1層壓電堆棧，使得第i-1層壓電堆棧輸出位移；

步驟3、當?shù)趇-1個驅動信號U_Si-1電壓值達到最大值時，第i個驅動信號U_Si開始上升，第i通道開始驅動，第i層壓電堆棧的輸出位移隨第i個驅動信號U_Si上升而增加；