一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置和方法，主要由信号发生器、信号修正模块、电荷放大器、压电致动器及输出电荷采集模块组成。本发明专利技术在电荷驱动压电致动器回路中串联电容来采集放大器输出电荷，并将其转换为对应等效电压值，该电压作为反馈对控制信号进行修正，修正信号经电荷放大器输出至压电致动器使之产生高线性度位移响应。本发明专利技术根据电容串联时各电容电荷量相等以及压电致动器电荷量与位移响应成正比的原理，实现对压电致动器位移响应精确跟踪，有效抑制电荷驱动低频信号下位移响应失真行为，方法简单有效，特别适用于微纳米级别的高精度位移控制、低频自适应光学镜面面型控制和保持等领域，具有重要意义和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电致动器位移响应非线性校正领域，针对现有电荷驱动压电致动器在低频信号驱动下的位移响应失真行为进行校正，具体涉及一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置和方法。

技术介绍

1、压电陶瓷是一种人工制造的多晶体压电材料，将很多压电陶瓷片堆叠起来便构成了压电致动器，压电致动器具有分辨率高、频带宽、效率高、驱动力大、结构紧凑等优点。得益于压电陶瓷在微位移方面优越的性能，压电致动器广泛应用于微定位、能量回收等领域。但是压电材料本身结构因素使压电致动器存在迟滞、蠕变等固有特性，由此带来的非线性响应问题对压电致动器的定位精度造成不利影响。

2、为解决压电致动器的非线性响应问题，常见的解决方案有前馈控制法、反馈控制法以及电荷驱动法。对于前馈控制法，该方法以压电致动器的电压驱动方式为基础，利用数学模型进行前馈补偿，由于该方法为开环控制，抗干扰能力较差，只靠一个固定的数学模型无法精确拟合具有多个不确定性因素的压电致动器。对于反馈控制法，该方法仍然以电压驱动为基础，所谓反馈法，就是用电容传感器、电阻应变片等位移传感器实时测量压电致动器的位移并进行实本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置，其特征在于，由信号发生器(1)、信号修正模块(2)、电荷放大器(3)、压电致动器(4)及输出电荷采集模块(5)组成；所述信号发生器(1)产生控制信号，为压电致动器(4)的位移响应提供参考；所述信号修正模块(2)接收前级信号发生器(1)输出的控制信号与输出电荷采集模块(5)输出的反馈信号，经处理后输出修正信号给后级的电荷放大器(3)；所述电荷放大器(3)将输入电压信号转换为电荷激励信号输出，以驱动压电致动器(4)；所述压电致动器(4)接收电荷放大器(3)的激励信号并产生相应位移响应；所述输出电荷采集模块(5)中的电荷采集电容串联在电荷驱动回...

【技术特征摘要】

1.一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置，其特征在于，由信号发生器(1)、信号修正模块(2)、电荷放大器(3)、压电致动器(4)及输出电荷采集模块(5)组成；所述信号发生器(1)产生控制信号，为压电致动器(4)的位移响应提供参考；所述信号修正模块(2)接收前级信号发生器(1)输出的控制信号与输出电荷采集模块(5)输出的反馈信号，经处理后输出修正信号给后级的电荷放大器(3)；所述电荷放大器(3)将输入电压信号转换为电荷激励信号输出，以驱动压电致动器(4)；所述压电致动器(4)接收电荷放大器(3)的激励信号并产生相应位移响应；所述输出电荷采集模块(5)中的电荷采集电容串联在电荷驱动回路中，将电荷放大器(3)的输出电荷量等比例转换为电压信号并反馈给信号修正模块(2)，以完成对压电致动器(4)的位移响应的校正。

2.根据权利要求1所述的一种基于输出电荷反馈的压电致动器位移校正装置，其特征在于：所述信号修正模块(2)由比例放大器k1、比例放大器k2，差分放大器a3、差分放大器a4组成；所述比例放大器k1输入端接收来自输出电荷采集模块(5)的反馈信号，经比例放大器k1做幅值调整后输出给差分放大器a3；所述差分放大器a3负输入端接收经比例放大器k1调整幅值的反馈信号，正输入端接信号发生器(1)的输出控制信号vin，二者做差后输出信号传递给比例放大器k2，经比例放大器k2调整后得到误差信号；所述差分放大器a4负输入端接收比例放大器k2输出的误差信号，正输入端接收来自信号发生器(1)的控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫泽昊，顾乃庭，周子夜，黄林海，饶长辉，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：