【摘 要】
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压电马达能够实现厘米级的行程、纳米级的分辨率,而且体积小、输出力大、速度可控,因此十分适合在精密定位领域中应用.同电磁式马达相比较,压电马达具有更高的能量密度、无电
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压电马达能够实现厘米级的行程、纳米级的分辨率,而且体积小、输出力大、速度可控,因此十分适合在精密定位领域中应用.同电磁式马达相比较,压电马达具有更高的能量密度、无电磁干扰、无源自锁、可在真空中应用等优点,在一些有特殊要求的领域压电马达更加具有竞争力.随着商品化的压电马达不断推出,压电马达开始取代电磁马达应用于高精度驱动和定位研究项目中.该课题来源于国家"863"计划项目"6自由度纳米级宏/微双重驱动微操作机器人".该文首先分析驻波压电马达运行机理和驱动方法,建立驱动过程的模型,并给出了压电马达的等效电路,为驱动器设计提供了依据.在此基础上设计了针对驻波压电马达的驱动器——RI-PZMD驱动器.该驱动器由绝对值、过零检测电路,逻辑控制电路,谐振驱动电路,方向开关和不良状态监测电路几部分组成.驱动器基于谐振原理,采用CPLD设计作为电路的逻辑控制器,利用两个背靠背高压浮地驱动MOSFET实现方向开关.驱动器输出的正弦电压信号频率准确,幅值连续可调.建立了压电马达实验测试系统,通过该系统测定了RI-PZMD驱动器的性能以及在该驱动器驱动下以色列Nanomotion公司HR-2系列压电马达的性能,实验结果表明RI-PZMD驱动器满足了设计要求而且马达运行十分良好.最后,利用上述实验系统进行了压电马达位置控制方法的研究,采用模糊自校正PID控制方法有效的抑制了压电马达死区特性对系统的不良影响,取得较好的位置控制效果.通过对大量的实验结果的对比和分析,验证了压电马达作为高精度定位系统驱动元件所特有的优势.该文在对压电马达驱动和控制方法的研究中总结了一些可以借鉴的经验,为压电马达在精密定位领域应用打下了良好的基础.
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