[发明专利]一种压电陶瓷执行器控制台

说明书

本发明涉及一种压电陶瓷执行器控制台。解决了现有技术供学生使用的精密实验平台不足，精密实验台价格太高的问题，技术方案为：包括平台、平台传动器、平台电机、平台电机驱动器、平台位移检测装置、平台控制器、通讯电路、控制电脑、D/A转换器、驱动电路、压电陶瓷执行器、执行器位移检测装置和A/D转换器，平台控制器通过通讯电路与控制电脑电连接，平台控制器通过平台电机驱动器与平台电机连接，平台电机的输出轴通过平台传动器与平台机械连接，平台位移检测装置配设在平台电机的输出轴上，平台位移检测装置的输出端与平台控制器电连接。本发明提供了一种简单方便，成本低廉的压电陶瓷执行器控制台,实现简单，控制精准，适合大学生各种实验。

技术领域

本发明是一种实验用控制台，特别是涉及一种采用了压电陶瓷执行器的实验用控制台。

背景技术

国外在超精密平台的设计研究起步的比较早。这促进了国外发达国家对精密平台及其相关科学的研究美国国家关键技术委员会将纳米技术列为政府重点支持的22项关键技术之一，美国国家基金会亦将纳米技术列为优先支持的关键技术之一，美国许多著名大学都设有纳米技术研究机构，如北卡罗莱纳大学的精密工程中心，康乃尔大学的国家纳米加工实验室，路易斯安那大学的微米制造中心等等。日本把纳米技术作为ERATO计划中6项优先高技术探索项目之一，投资2亿美元发展纳米技术；筑波科学城的交叉学科研究中心把纳米技术列入2个主要发展方向之一。英国国家纳米技术(NION)计划已开始实行，在英国的Cranfield大学成立了以纳米技术为研究目标的精密工程中心。欧洲的其它国家也不示弱，把纳米技术列入了“尤里卡计划”。

在上世纪80年代中后期，国内学者相继提出了宏微双重驱动技术，纷纷发表学术论文展开研究讨论，目前它是实现大行程、高精度定位的一种有效手段。例如清华大学教授吴鹰飞、周兆英(清华大学精密仪器与机械学系)的《压电驱动柔性铰链机构传动实现超精密定位》一文中就详细介绍了压电元件和柔性铰链的概念与特点,列举压电元件与柔性铰链机构结合实现超精密定位的典型例子，包括超精密测量、超精密加工、光学自动聚焦和大行程超精密定位。为使超精密定位工作台的结构紧凑，还提出了单驱动多自由度运动机构,应用蠕动式的运动原理可合成机构上的多自由度运动，并实现大行程运动。设计了对称结构的柔性铰链机构实现导向功能。

哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所的叶树亮，谭久彬博士的《具有纳米分辨力二维超精密定位系统的研制》一文针对传统超精密定位系统存在位移灵敏度、系统频响及重复定位精度难以兼顾的问题，设计并研制了一种具有纳米分辨力的二维超精密定位系统。系统集成平行四连杆结构双柔性二维工作台无间隙传动、双极性可伸缩压电陶瓷微位移驱动和纳米精度电容位移监测等先进技术，在微处理器控制下可实现纳米量级的定位。为改善传统PID控制方法存在的精度低、实时性差等缺陷，提出了一种结合定位过程中各阶段系统不同响应特性的比例、积分和微分(PID)参数自适应控制算法。

哈尔滨理工大学机械动力工程学院的孟兆新，胡乃文两位在《三维精密定位工作台的控制系统的研究》一文中对三维精密工作台快速定位系统的控制原理及结构组成进行了研究,并对系统进行理论和实验分析。为了实现高精度的快速定位，系统采用了独立伺服控制技术以及变结构的PID自适应控制算法，达到了满意的定位精度。

综上所述，从国内外的研究现状来看使用宏微结合的模式再配合陶瓷压电执行器。采用两级传动机构的超精密平台是比较容易实现和切合实际的一种超精密平台设计方法。这种方案在学校中为学生精密试验、实验都能提供足够的帮助。

发明内容

本发明的目的是为解决目前的技术方案供学生使用的精密实验平台不足，精密实验台价格太高的问题，提供一种简单方便，成本低廉的压电陶瓷执行器控制台。