[发明专利]级联跨尺度刀具伺服装置及其高频控制方法

权利要求书

1.一种级联跨尺度刀具伺服装置，其特征在于，包括柔性装置平台(1)、第一压电叠堆(9)、第二压电叠堆(6)、第一电容式位移传感器(4)、第二电容式位移传感器(5)、金刚石刀具(10)、直圆型柔性铰链(101)、直板型柔性铰链(102)，所述金刚石刀具(10)位于柔性装置平台(1)的中部前端，所述第一压电叠堆(9)位于所述金刚石刀具(10)的下部，所述直板型柔性铰链(102)位于所述第一压电叠堆(9)驱动块两侧，所述第二压电叠堆(6)位于第一压电叠堆(9)的下部，所述直圆型柔性铰链(101)位于所述第二压电叠堆(6)驱动块两侧，所述第一电容式位移传感器(4)位于直板型柔性铰链(102)的下部，第二电容式位移传感器(5)位于直圆型柔性铰链(101)的下部，

所述直圆型柔性铰链(101)包括四个，所述第二压电叠堆(6)两侧分别包括两个直圆型柔性铰链(101)，四个直圆型柔性铰链(101)成平行四边形排列，

所述直板型柔性铰链(102)包括四个，所述第一压电叠堆(9)两侧分别包括两个直板型柔性铰链(102)，四个直板型柔性铰链(102)成平行四边形排列。

2.根据权利要求1所述的级联跨尺度刀具伺服装置，其特征在于，所述第一压电叠堆(9)的底部通过第一楔形块(8)预紧，所述第二压电叠堆(6)底部通过第二楔形块(3)预紧。

3.根据权利要求1所述的级联跨尺度刀具伺服装置，其特征在于，所述柔性装置平台(1)底部开设有第一电容式位移传感器通孔和第二电容式位移传感器通孔，所述第一电容式位移传感器(4)和第二电容式位移传感器(5)分别通过电容式位移传感器预紧螺钉(11)安装于第一电容式位移传感器通孔和第二电容式位移传感器通孔内。

4.根据权利要求1所述的级联跨尺度刀具伺服装置，其特征在于，所述金刚石刀具(10)安装于与柔性装置平台(1)固定的刀座平台上。

5.根据权利要求4所述的级联跨尺度刀具伺服装置的高频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建跨尺度刀具伺服装置参数辨识模型；

步骤2：跨尺度刀具伺服装置参数辨识；

步骤3：利用辨识得到的参数对跨尺度刀具伺服装置进行控制。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：将第一压电叠堆(9)和第二压电叠堆(6)与功率放大器相连接，对该装置的建模分为两个部分，一个是第二压电叠堆(6)的机械模型，另一个是第一压电叠堆(9)的机械模型，将直板型柔性铰链(102)和刀座平台定义为精平台，将精平台和直圆型柔性铰链(101)定义为粗平台，所述粗平台和精平台的线性传递函数分别表示为G₁(s)和G₂(s)，

其中ξ_i(i＝1,2)和ω_n(n＝1,3)分别是粗平台的阻尼系数和谐振频率，τ₂为功率放大器的时间常数，ξ、ω₂和k₂分别是精平台的阻尼系数、谐振频率和积分器增益。