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《吉林大学》 2005年
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压电步进精密驱动器理论及实验研究

刘建芳  
【摘要】:压电步进精密驱动器是利用压电材料的逆压电效应产生的位移,并且利用仿生学步进运动的原理来实现压电步进精密运动。论文从理论和试验两方面进行了系统的研究。 本文对外驱动和内驱动两种驱动方式的压电精密驱动器的工作原理、运动方式及动力学模型进行了详细地分析和研究,推导了能表征其工作特点的主要参数方程(箝位力方程、预紧力方程、驱动传递函数方程、箝位过程周期激励的稳态响应方程、在预紧状态下驱动过程的动力学方程等),为压电步进驱动器的设计提供了必要的理论依据,同时对各个参数进行了详细的试验测量。 论文提出了压电步进驱动器的双向推力工作方式,并且采用压电叠堆驱动方式有效的提高了驱动器的双向推力稳定性和均衡性。 论文提出了内箝位型压电步进旋转驱动结构,并首次利用扭转、弯曲组合变形薄壁柔性铰链结构实现了压电步进驱动运动。本文对该铰链结构的变形原理进行了理论分析,推导了频率、步进转角、驱动力等参数方程。通过对参数的详细测量证明,压电步进旋转精密驱动器达到了良好的工作性能。研究开发了压电步进精密驱动器的控制系统。提出的6 段周期波时序控制方式以及梯形波的“S”形修正波形和设计的高频放电电源回路,有效实现了压电步进驱动过程的高频和稳定性,减小了冲击和振荡。 所设计、制造的直线型和旋转型压电步进精密驱动器实现了精密、大载荷、高速、稳定步进驱动的特性,具有广泛的应用前景。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN384

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