The invention provides a test method for the hysteresis effect of the output force of a piezoelectric actuator, which comprises the following steps: Step 1: establish a Preisach hysteresis model of the piezoelectric actuator; step 2: build a ground test experiment system for the voltage \u2011 output force of the piezoelectric actuator, and the ground test experiment system includes a piezoelectric stack, a diamond amplification ring and a force sensor; step 3: turn on the ground test experiment Step 4: record the output force corresponding to each input frequency signal and draw the hysteresis curve of input voltage \u2011 output force. The invention can be used for the accurate test of the output force of intelligent piezoelectric actuator, and can verify the hysteresis effect and other parameters of the output force of piezoelectric actuator under multiple input signals of different frequencies. According to the characteristics of different hysteresis response, the invention provides the basis for the selection of high-precision platform and equipment, and ensures the accuracy of the output force of the actuator to meet the requirements.
【技术实现步骤摘要】
压电作动器输出力迟滞效应测试系统及测试方法
本专利技术涉及一种压电作动器输出力迟滞效应测试系统及测试方法，具体地，涉及一种适用于高精密卫星平台的压电作动器高精度力和迟滞效应的地面测试方法。
技术介绍
压电作动器是一种高精度的新型智能作动器，是未来高精密平台作动器选用的主要方向。其主要设计理念是当在压电材料两端施加电压时，压电材料伸长，若压电材料两端被束缚，则会输出力。但是，压电材料的输入电压-输出力之间也有很强的迟滞效应，各国学者也都提出了各种各样的迟滞模型。申请号为CN201710086341.9的中国专利技术专利公开了一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法。针对动态迟滞系统存在的建模困难，大多数模型不能够准确逆解析的问题，基于Prandtl-Ishlinskii模型进行压电驱动器的非线性逆控制；通过建立与输入频率有关的动态临界值得到速率相关的play算子，将速率相关的play算子与密度函数相结合得到速率相关的Prandtl-Ishlinskii模型；在不同的输入频率下测得迟滞主环，用来确定模型参...
【技术保护点】
1.一种压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：建立压电作动器的preisach迟滞模型；/n步骤2：搭建压电作动器电压-输出力的地面测试实验系统，所述地面测试实验系统包括压电堆栈(21)、菱形放大环(22)和力传感器(23)；/n步骤3：开启地面测试实验系统，输入多个不同频率处的电压信号，进行开环响应测试；/n步骤4：记录每种输入频率信号所对应的输出力，根据所测得的力的数值，绘制输入电压-输出力的迟滞曲线。/n
【技术特征摘要】
1.一种压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：建立压电作动器的preisach迟滞模型；
步骤2：搭建压电作动器电压-输出力的地面测试实验系统，所述地面测试实验系统包括压电堆栈(21)、菱形放大环(22)和力传感器(23)；
步骤3：开启地面测试实验系统，输入多个不同频率处的电压信号，进行开环响应测试；
步骤4：记录每种输入频率信号所对应的输出力，根据所测得的力的数值，绘制输入电压-输出力的迟滞曲线。
2.根据权利要求1所述的压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：经典Preisach迟滞动力学模型可以表示为迟滞算子和相应密度函数的二重积分，如下式所示
其中，fp(t)是压电作动器的输出，u(t)是输入电压，dα,dβ是积分算子，α,β分别是作动器的工作电压的上限和下限，μ(α,β)是无量纲的密度函数，rαβ[u(t)]是迟滞算子，称继电器算子；
步骤1.2：由于压电作动器的输入电压、输出力均为正值，迟滞算子只有“0”、“1”两种状态，取值如下式所示：
其中，fp(t)是压电作动器的输出，u(t)是输入电压，dα,dβ是积分算子，α,β分别是作动器的工作电压的上限和下限，μ(α,β)是无量纲的密度函数，rαβ[u(t)]是迟滞算子，称继电器算子。
3.根据权利要求1所述的压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1，采用所述压电堆栈(21)来模拟压电作动器的动力学效应；
步骤2.2，利用菱形放大环(22)将所述压电堆栈(21)的输入力进行放大，放大倍数与菱形放大环(22)两个对角线的长度之比成正比；
步骤2.3，采用所述力传感器(23)测量所述压电堆栈(21)的输出力。
4.根据权利要求3所述的压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，将所述压电堆栈(21)用螺栓固定在所述菱形放大环(22)的长对角线方向上，所述菱形放大环(22)短对角线方向的输出力通过所述力传感器(23)来测量。
5.根据权利要求1所述的压电作动器输出力迟滞效应测试方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1，输入幅值为40V，频率分别为1Hz、10Hz、50Hz、100Hz的三角波电压，进行输出力开环响应测试；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：许域菲，廖鹤，尤超蓝，张伟，赵艳彬，刘胜，裘俊，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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