一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了壓電位移器領(lǐng)域內(nèi)的一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括由控制器、功率放大器以及位移測量設(shè)備組成的驅(qū)動系統(tǒng)，控制器的信號輸出端與功率放大器的信號輸入端相連，功率放大器的信號輸出端與被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸入端相連，被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸出端與位移測量設(shè)備的信號輸入端相連，位移測量設(shè)備的信號輸出端經(jīng)低通濾波器控制器的信號輸入端反饋連接，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，制造成本低廉，且精度較高，可用于測量精度需求較高的場合中。
【專利說明】—種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓電位移器，特別涉及一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]基于壓電驅(qū)動器的微位移器(簡稱“壓電微位移器”)是隨著壓電材料技術(shù)的發(fā)展及實際應(yīng)用的需求而逐步發(fā)展起來的一門新技術(shù)，融合了材料技術(shù)、測量技術(shù)、控制技術(shù)等。其工作原理是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，通過對壓電材料施加激勵電壓來實現(xiàn)對微位移量的控制。壓電微位移器具有控制精度高、響應(yīng)速度快、功率消耗低、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的各種微位移工作臺、超精密定位等場合。
[0003]通過對壓電材料驅(qū)動特性的系統(tǒng)分析不難得知，壓電驅(qū)動器用作微位移器的主要困難在于其驅(qū)動機電特性具有一定的非線性特性，對于一般位移控制精度的應(yīng)用可以通過非線性特性曲線擬合來實現(xiàn)，而對于位移控制精度要求較高的場合則需要通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。這是壓電微位移器在工程應(yīng)用中的重要研究內(nèi)容，現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制精度較低，不能滿足精密加工領(lǐng)域內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，簡化了其結(jié)構(gòu)，縮小了體積，降低了制造成本，并提高了精度。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括由控制器、功率放大器以及位移測量設(shè)備組成的驅(qū)動系統(tǒng)，所述控制器的信號輸出端與功率放大器的信號輸入端相連，所述功率放大器的信號輸出端與被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸入端相連，所述被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸出端與位移測量設(shè)備的信號輸入端相連，所述位移測量設(shè)備的信號輸出端經(jīng)低通濾波器控制器的信號輸入端反饋連接。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制器內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，所述控制器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與功率放大器的信號輸入端相連，所述控制器經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與低通濾波器的信號輸出端相連。
[0007]本發(fā)明工作時，控制器是整個壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)的核心，它需要具備驅(qū)動控制電壓信號輸出及位移測量信號采集的能力，同時在閉環(huán)控制情況下，能夠完成驅(qū)動控制電壓信號的閉環(huán)處理；功率放大器的作用是對控制器輸出的驅(qū)動控制信號進行電壓和功率放大，以便產(chǎn)生高壓來驅(qū)動壓電微位移器；位移測量設(shè)備是在閉環(huán)控制時使用，其主要作用是對被控壓電微位移器的實際位移量進行測量，從而為控制器的閉環(huán)處理提供反饋信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，制造成本低廉，且精度較高。本發(fā)明可用于測量精度需求較高的場合中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明控制原理框圖。

【具體實施方式】
[0009]如圖1所示的一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括由控制器、功率放大器以及位移測量設(shè)備組成的驅(qū)動系統(tǒng)，控制器的信號輸出端與功率放大器的信號輸入端相連，功率放大器的信號輸出端與被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸入端相連，被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸出端與位移測量設(shè)備的信號輸入端相連，位移測量設(shè)備的信號輸出端經(jīng)低通濾波器控制器的信號輸入端反饋連接，控制器內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，控制器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與功率放大器的信號輸入端相連，控制器經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與低通濾波器的信號輸出端相連。
[0010]本發(fā)明工作時，控制器是整個壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)的核心，它需要具備驅(qū)動控制電壓信號輸出及位移測量信號采集的能力，同時在閉環(huán)控制情況下，能夠完成驅(qū)動控制電壓信號的閉環(huán)處理；功率放大器的作用是對控制器輸出的驅(qū)動控制信號進行電壓和功率放大，以便產(chǎn)生高壓來驅(qū)動壓電微位移器；位移測量設(shè)備是在閉環(huán)控制時使用，其主要作用是對被控壓電微位移器的實際位移量進行測量，從而為控制器的閉環(huán)處理提供反饋信號。
[0011]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括由控制器、功率放大器以及位移測量設(shè)備組成的驅(qū)動系統(tǒng)，所述控制器的信號輸出端與功率放大器的信號輸入端相連，所述功率放大器的信號輸出端與被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸入端相連，所述被控電壓微位移機構(gòu)的信號輸出端與位移測量設(shè)備的信號輸入端相連，所述位移測量設(shè)備的信號輸出端經(jīng)低通濾波器控制器的信號輸入端反饋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電微位移器驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，所述控制器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與功率放大器的信號輸入端相連，所述控制器經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與低通濾波器的信號輸出端相連。
【文檔編號】G05D3/12GK104516360SQ201310468303
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】呂鴻 申請人:呂鴻