[发明专利]粘滑式惯性压电驱动器的运动控制方法及装置

说明书

本申请涉及一种粘滑式惯性压电驱动器的运动控制方法及装置，属于驱动控制技术领域，该方法包括：获取运动块的目标位置和目标速度；获取运动块的当前位移和当前速度；确定当前速度与目标速度是否相同；在当前速度与目标速度不同时，基于PID控制算法调节驱动信号的信号频率以调节运动块的当前速度；根据当前位移确定运动块与目标位置之间的距离；在距离小于扫描模式距离时，基于PID控制算法使用粘滑式惯性压电驱动器驱动运动块向目标位置进行纳米级运动；可以解决现有技术无法对运动块的运动速度进行调节的问题；可以实现对位置和速度的双重调节，提高粘滑式惯性压电驱动器的驱动精度。

技术领域

本发明涉及一种粘滑式惯性压电驱动器的运动控制方法及装置，属于驱动控制技术领域。

背景技术

粘滑式惯性压电驱动器是一种利用惯性力与摩擦力之间的差异实现精密驱动定位的装置。粘滑式惯性压电驱动器包括两种工作模式：步进式工作模式和扫描式工作模式。其中，步进式工作模式采用周期性驱动信号输入，用于粗调节驱动定位；扫描式工作模式采用高分辨率微调电压信号输入，用于精密地补偿进给微动定位。

然而，由于压电陶瓷自身的非线性特征、粘滑式惯性压电驱动器装配误差、平台的磨损情况不一致等原因，粘滑式惯性压电驱动器驱动的运动块的实际运动情况可能与预期运动情况不一致。

现有技术中，采用基于位移控制的全闭环PID控制系统实现粘滑式惯性压电驱动器精密的闭环驱动定位。在该方法中，通过位移传感器不断采集运动块的实际位移数据，并将该实际位移数据与目标值进行对比；在二者之差大于一个步长时进入步进式工作模式，步进式工作模式一直运动到设定的目标位移与实际位移数据之差小于或等于一个步长时结束。然后，粘滑式惯性压电驱动器进入扫描式工作模式，通过PID自动调节控制模块不断修正设定位移与实际位移数据之间的误差，直到粘滑式惯性压电驱动器定位至设定目标处停止。

然而，运动块的实际运动速度也可能与期望运动速度不一致，如何控制粘滑式惯性压电驱动器驱动运动块的速度达到期望的目标速度是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粘滑式惯性压电驱动器的运动控制方法及装置，可以解决技术无法对运动块的运动速度进行调节的问题。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，提供一种粘滑式惯性压电驱动器的运动控制方法，所述粘滑式惯性压电驱动器与信号生成装置相连，所述信号生成装置用于向所述粘滑式惯性压电驱动器发送驱动信号；所述粘滑式惯性压电驱动器用于根据所述驱动信号驱动运动块运动；所述方法包括：

获取所述运动块的目标位置和目标速度；

获取所述运动块的当前位移和当前速度；

确定所述当前速度与所述目标速度是否相同；

在所述当前速度与所述目标速度不同时，基于PID控制算法调节所述驱动信号的信号频率以调节所述运动块的当前速度；

根据所述当前位移确定所述运动块与所述目标位置之间的距离；

在所述距离小于扫描模式距离时，基于PID控制算法使用所述粘滑式惯性压电驱动器驱动所述运动块向所述目标位置进行纳米级运动。

可选地，调节后的信号频率与调节前的信号频率具有相同的升压时长，和/或，调节后的信号频率与调节前的信号频率具有相同的降压时长。

可选地，所述驱动信号的升压阶段为二阶驱动信号；或者，所述驱动信号的降压阶段为二阶驱动信号。

可选地，所述当前位移的采样时间大于所述当前速度的采样时间。

可选地，所述方法还包括：

在所述距离大于或等于所述扫描模式距离时，使用所述当前位移和上次位移计算所述运动块当前步距；