堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法
【專利說明】堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法
[0001] 一、技術領域 本發明屬于壓電陶瓷驅動器領域，特別是一種堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖 峰電壓抗蠕變方法。
[0002] 二、【背景技術】 堆疊型壓電陶瓷驅動器具有位移分辨率高，體積小，響應快，輸出力大等優點，其廣泛 用于進行微納米級的微位移操作相關領域，但其固有的遲滯、蠕變非線性使它的位移誤差 增大，嚴重影響了它的定位精度。
[0003] 蠕變特性就是當施加在壓電陶瓷驅動器的電壓值不再變化時，位移值不是穩定在 一固定值上，而是隨著時間的緩慢變化，并在一定時間之后才達到穩定值。這是由于電介質 內部的晶格間存在摩擦力，晶體中90度電疇開始轉向時相互影響，當電壓停止變化后，晶 格由于慣性繼續翻轉，而存在一定的變形滯后。
[0004] 現行蠕變抑制方法有分為兩種：模型方法和無模型方法。模型方法是先建立蠕變 模型，然后再求其逆模型來消除蠕變。其中蠕變模型的建立分為兩種：其一是建立與遲滯相 關的蠕變模型，在這類模型中都是先確定遲滯的值，然后在根據遲滯的值來確定蠕變的值； 其二是建立基于數據辨識的蠕變現象模型，就現有文獻來看，用此方法研究蠕變，作用時間 范圍是蠕變的穩定階段。無模型的方法就是把蠕變看作是附加在遲滯上的非線性項來加以 抑制，常使用復合控制和各種高級智能控制等。如使用單向大幅值尖峰電壓作用于壓電陶 瓷驅動器，得出要想得到納米級精度的定位，但這種單方向大幅值的尖峰電壓必須使用多 圈。以上兩種方法雖然抑制蠕變起到一定的效果，但是過程復雜，抑制蠕變效果不明顯，抑 制之后的位移誤差還是不能滿足精準定位的需求。
[0005] 三、
【發明內容】
為了克服上述技術缺點，本發明的目的是提供一種堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向 小尖峰電壓抗蠕變方法，此方法操作簡單，可以使蠕變誤差速率快速減小到零，因此滿足了 對堆疊型壓電陶瓷驅動器精準定位的需求。
[0006] 為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：增加尖峰電壓的方法，在驅動電壓為 臺階電壓時，在臺階電壓開始時的下一個控制時間增加與臺階電壓的變化方向相同且幅值 為Aspike;、持續時間為Td的尖峰電壓。
[0007] 通過增加尖峰電壓的方法，系統的蠕變誤差速率快速減少到零，使快速準確的精 密定位成為可能。
[0008] 本發明設計了，所述在臺階電壓開始時的下一個控制時間增加與臺階電壓的變化 方向相同的尖峰電壓設置為在臺階電壓上升段時，尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓 的幅值，在臺階電壓下降段時，尖峰電壓的幅值為負值，減小作用電壓的幅值， 在本技術方案中，以在在臺階電壓開始時的下一個控制時間增加與臺階電壓的變化方 向相同且幅值為Aspike、持續時間為Td的尖峰電壓為重要技術特征，在用于堆疊型壓電陶瓷 驅動器開環抗蠕變的技術領域中，具有新穎性、創造性和實用性，在本技術方案中的術語都 是可以用本技術領域中的專利文獻進行解釋和理解。
[0009] 四、【附圖說明】 為了更清楚地說明本發明的實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有 技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根 據這些附圖獲得其他的附圖。
[0010] 圖1為增加尖峰電壓示意圖。
[0011] 圖2具有雙向小幅值尖峰電壓的臺階電壓。
[0012] 圖3-圖4為臺階電壓為lv的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0013] 圖5-圖6為臺階電壓為2v的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0014] 圖7-圖8為臺階電壓為3v的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0015] 圖9-圖10為臺階電壓為4v的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0016]圖11-圖12為臺階電壓為5v的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0017]圖13-圖14為臺階電壓為6v的各種倍數的尖峰電壓與位移變化示意圖。
[0018] 五、【具體實施方式】 下面結合實施例，對本發明進一步描述，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明 的進一步限定。其步驟是： 參見圖1-圖2,堆疊型壓電陶瓷驅動器的驅動電壓設置為具有上升段和下降段的臺階 電壓，在臺階電壓上升段時，當臺階電壓作用之后的下一個控制時間施加幅值為Aspike、持續 時間為Td的尖峰電壓，此時尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓的幅值；在臺階電壓下 降段時，施加幅值數值相同，但方向相反且持續時間相同的尖峰電壓，此時尖峰電壓減小臺 階電壓的幅值。
[0019] 下表為尖峰電壓的數值與臺階電壓呈倍數關系，如當臺階電壓為3v時，輸入尖峰 電壓的數值可以設置為3v、6v或9v。
【主權項】
1. 一種堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法，其特征是；增加雙 向小幅值尖峰電壓的方法，在驅動電壓為臺階電壓時，在臺階電壓開始處的下一個控制時 間增加與臺階電壓的變化方向相同且幅值為A,pik。、持續時間為Td的尖峰電壓。
2. 根據權利要求1所述的堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法， 其特征是：所述在臺階電壓開始處增加與臺階電壓的變化方向相同的尖峰電壓設置為在臺 階電壓上升段時，尖峰電壓的幅值為正值，增加作用電壓的幅值，在臺階電壓下降段時，尖 峰電壓的幅值為負值，減小作用電壓的幅值。
【專利摘要】本發明公開了一種堆疊型壓電陶瓷驅動器的應用雙向小尖峰電壓抗蠕變方法，增加雙向小幅值尖峰電壓的方法，在驅動電壓為臺階電壓時，在臺階電壓開始處的下一個控制時間增加與臺階電壓的變化方向相同且幅值為Aspike、持續時間為Td 的尖峰電壓。通過增加雙向小幅值尖峰電壓的方法，系統的蠕變速率快速減少到零，滿足了對堆疊型壓電陶瓷驅動器精準定位的需求，實現了大臺階壓差、大間隔下的納米級定位。
【IPC分類】H02N2-00
【公開號】CN104617810
【申請號】CN201410671425
【發明人】趙學良, 王清, 張兆臣
【申請人】泰山醫學院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月21日