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| 1 | 压电陶瓷微位移驱动器建模与控制显示文摘考虑利用白光干涉仪进行表面三维形貌测量时压电陶瓷(PZT)的蠕变效应对微位移驱动器位移精度的影响,提出了一种沿参考镜光轴方向提高该驱动器位移精度的方法。系统研究了该驱动器的位移检测回路、PID闭环控制以及蠕变补偿控制;利用光电位置传感器和光学杠杆调节位移检测回路,将压电陶瓷驱动器微位移反馈至控制系统,建立PID闭环控制。充分考虑了PZT蠕变特性对测量过程的影响,建立了'电压蠕变'补偿模型,实现了基于PID闭环控制与蠕变补偿控制相结合的复合控制方法。利用XL-80激光干涉仪测量压电陶瓷驱动器在PID闭环控制和复合控制二种情况下的微位移,实验结果显示前者位移误差为0.007μm,后者位移误差为0.005μm。结果表明该方法可有效克服压电陶瓷迟滞非线性和蠕变对测量结果的影响,满足表面三维形貌测量的高精度要求。 | 刘泊 郭建英 孙永全 | 2013 | 光学精密工程2013，21，6： | 52 |
| 2 | 压电陶瓷驱动器的迟滞特性显示文摘针对压电陶瓷固有的迟滞现象对其定位控制精度的影响,对迟滞进行了特征分析和实验验证。基于微观极化机理和机电耦合效应分析了迟滞的成因,分别对不同驱动行程,全行程不同位置和不同起始电压下的迟滞特性进行了对比实验。结果表明:对10V行程的驱动,随着电压区间的递增,平均位移输出先增大后减小,平均迟滞误差从0.419 3μm减小到0.158 9μm;对100V行程的驱动,随着起始电压的增大,平均位移输出从42.882 5μm减小到25.92μm,平均迟滞误差从3.999 3μm减小到1.692 3μm;起始电压每增加15V,位移输出减小5.654 2μm,迟滞误差减小0.769μm。实验结果反映了电畴翻转状况对驱动过程机电耦合效率的影响,有效验证了电畴翻转理论。实验也表明:针对电畴翻转不同阶段所表现的的迟滞特征对压电陶瓷驱动器的迟滞误差进行补偿,可修正或减小迟滞误差带来的影响,为提高系统定位控制精度提供科学的参考依据。 | 范伟 林瑜阳 李钟慎 | 2016 | 光学精密工程2016，24，5： | 29 |
| 3 | 基于Prandtl-Ishlinskii模型的超磁致伸缩驱动器实时磁滞补偿控制显示文摘针对超磁致伸缩驱动器(GMA)存在复杂的磁滞非线性易降低系统性能,导致系统不稳定的问题,建立了可以精确描述磁滞现象的模型并提出了合适的驱动控制方法。首先,基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型对GMA磁滞建模,并采用最小均方法(LMS)进行模型参数辨识,模型预测误差为0.037 9μm。接着,通过对PI模型解析求逆进行实时补偿控制,从而有效减小磁滞误差,补偿控制误差为0.309μm。实验结果证明,PI模型可以精确描述GMA磁滞现象,且具有计算简单,磁滞跟踪能力强的优点。基于该模型的实时磁滞补偿控制方法可以有效减小磁滞误差,提高GMA实时驱动定位控制精度,是实现GMA精密驱动控制的一种有效方法。 | 杨斌堂 赵寅 彭志科 孟光 | 2013 | 光学精密工程2013，21，1： | 22 |
| 4 | 压电作动器的率相关迟滞建模与跟踪控制显示文摘为了降低率相关迟滞特性对压电作动器的影响,研究了基于Hammerstein模型的建模方法和实时跟踪控制策略.以改进的Prandtl-Ishlinskii(MPI)模型表示静态非线性部分,以外因输入自回归模型(Autoregressive Model with Exogenous Input ARX)表示动态线性部分,建立了能够描述压电作动器率相关迟滞特性的Hammerstein模型.基于所建Hammerstein模型,设计了基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略.最后,设计并实现了基于前馈逆补偿和PI反馈的复合控制策略来对比和验证所设计的控制策略的有效性.验证实验显示:采用文中设计的控制策略实时跟踪100 Hz以内,幅值为11 μm的单一频率信号和扫频信号以及变幅值的复合频率信号和正弦扫描信号时,均方根误差为0.280 8~0.437 3μm,相对误差为0.016 5~0.024 4,并且具有良好的实时性能.与基于前馈逆补偿和PI反馈的复合控制策略相比,提出的基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略具有更高的跟踪精度. | 王钰锋 郭咏新 毛剑琴 | 2014 | 光学精密工程2014，22，3： | 20 |
| 5 | 压电作动器的动态迟滞建模与H∞鲁棒控制显示文摘压电作动器具有率相关动态迟滞非线性特性,给传统建模和控制技术提出了挑战.本文针对压电作动器,提出了一种基于Bouc-Wen的Hammerstein率相关迟滞非线性模型,其中Bouc-Wen模型和线性动态模块分别用于描述系统的静态迟滞非线性特性和率相关特性.同时,构造了一个基于Bouc-Wen模型的迟滞补偿器,将迟滞补偿器与被控对象串联使系统线性化;并建立了不确定性系统模型,提出了一种H∞鲁棒跟踪控制方案,可以实现给定频率范围内单频率和复合频率参考信号的良好跟踪.实验结果表明,所建动态模型具有良好的泛化能力,跟踪控制相对误差小于8%,证明了所提出方法的有效性. | 王贞艳 张臻 周克敏 毛剑琴 | 2014 | 控制理论与应用2014，31，1： | 20 |
| 6 | 压电工作台的神经网络建模与控制显示文摘建立了压电工作台的神经网络在线辨识模型并设计了相应的自适应控制器以抑制压电工作台迟滞特性、蠕变特性及动态特性对其微定位精度的影响。采用双Sigmoid激活函数对神经网络激活函数进行了改进,同时分析了改进激活函数的神经网络模型与PI迟滞模型在迟滞建模上的异同。设计了基于改进激活函数的3层BP神经网络作为压电工作台的在线辨识模型,推导了网络权值、阈值及激活函数阈值修正公式。最后,基于神经网络模型设计了压电工作台的自适应控制方案,该控制方案利用另外一个神经网络来完成对PID控制器参数的自适应调整。实验结果表明:提出的神经网络在线辨识模型平均误差为0.095μm,最大误差为0.32μm;自适应控制方案跟踪三角波的平均误差为0.070μm,最大误差为0.100μm;跟踪复频波的平均误差为0.80μm,最大误差为0.105μm。实验数据显示压电工作台的定位精度得到了有效提高。 | 张栋 张承进 魏强 田艳兵 赵景波 李现明 | 2012 | 光学精密工程2012，20，3： | 19 |
| 7 | 基于动态模糊系统模型的压电陶瓷驱动器控制显示文摘针对压电陶瓷驱动器(PZT)的迟滞非线性对周期性超精密跟踪精度的影响,对基于Takagi-Sugeno(T-S)型模糊规则的动态模糊系统(DFS)前馈+PI控制方法进行了研究。介绍了DFS模型前提部分和结论部分的辨识方法;结合直接逆模型控制和迭代学习控制的思想,提出了周期性轨迹跟踪的DFS前馈+PI控制方法。最后,针对20Hz的三角波和正弦波期望轨迹进行了跟踪控制实验。实验结果表明:提出的控制方法对三角波和正弦波期望轨迹的最大跟踪误差分别为0.25%和0.27%,相对于PI控制,跟踪精度分别提高了52倍和64倍,而最大跟踪绝对误差分别降低到5.1nm和5.5nm。结果显示这种控制方法易于实现,周期性轨迹跟踪精度高。 | 李朋志 葛川 苏志德 闫丰 隋永新 杨怀江 | 2013 | 光学精密工程2013，21，2： | 18 |
| 8 | 压电陶瓷驱动器的滑模神经网络控制显示文摘由于压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,本文提出了一种滑模神经网络控制方法来改善它的性能。用径向基函数神经网络的输出作滑模控制的等价控制量,由迟滞补偿器估计控制器参数误差、外部扰动和近似计算所造成的不确定量对神经网络的输出控制量进行补偿,从而使驱动器系统状态保持在滑模平面上。基于Lyapunov稳定性理论推导了控制器和补偿器的自适应调节律,分析了控制系统的收敛性和稳定性。以可变幅值的低频三角波为参考位移量对控制系统进行了实验测试与分析,结果表明,只采用神经网络控制时的平均定位误差为0.43μm,最大误差为0.77μm,而采用滑模控制方法对神经网络控制量进行补偿后,平均定位误差减小为0.27μm,最大误差减小为0.49μm,定位精度有了显著的提高。 | 魏强 张承进 张栋 王春玲 | 2012 | 光学精密工程2012，20，5： | 12 |
| 9 | 压电驱动器的开闭环迭代学习控制显示文摘由于开闭环迭代学习控制方法能在加快收敛速度的情况下降低跟踪误差,本文利用该控制方法来提高压电驱动器(PZT)的高频轨迹跟踪精度。首先,提出了离散时间下的开环P型结合闭环PI型的迭代学习律,并且给出了基于该学习律的收敛性条件。然后,设计了用于PZT系统的离散开闭环迭代学习控制器。最后,针对50Hz单频和25Hz+50Hz复频三角波轨迹进行了跟踪控制实验。实验结果表明:所提出的迭代学习控制器对上述2种轨迹的最大跟踪误差分别为10.6nm和12.5nm,相对于PID控制器,分别降低了96.25%和95.62%。结果显示:提出的控制方法易于实现,无需准确的PZT迟滞和系统模型就可以获得很高的跟踪精度,能有效地满足高频和复频轨迹跟踪的精度要求。 | 李朋志 闫丰 葛川 李佩玥 隋永新 杨怀江 | 2014 | 光学精密工程2014，22，2： | 11 |
| 10 | 基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模与逆控制显示文摘为了补偿压电双晶片驱动器的迟滞非线性,提出了基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模方法,并用该模型设计了压电双晶片驱动器的逆控制器。首先,用两个双曲函数分别拟合迟滞主环的上升段与下降段,利用坐标变换描述依附于主环的一阶曲线;然后,根据Preisach模型理论的记忆擦除性与次环一致性,基于一阶上升与下降曲线分别描述了次环的上升段与下降段。由于这种建模方法所需的参数远小于Preisach等经典迟滞模型,非常适用于压电驱动器等智能材料系统。实验结果显示,基于这种迟滞非线性模型设计的逆控制器,控制后的最大误差比控制前减小了44.26%,有效地提高了压电双晶片驱动器的定位控制精度。 | 陈远晟 裘进浩 季宏丽 RonanLe Breton | 2013 | 光学精密工程2013，21，5： | 9 |
| 11 | 多单元浮地级联式压电陶瓷执行器高压驱动电源显示文摘为了改善压电陶瓷驱动电源在高电压输出下的动态特性以及高频下的带载能力,提高频率响应范围,设计了一种基于多单元级联的压电陶瓷执行器高压驱动电源。首先,基于分立元件构建直流放大式高精度驱动单元,并针对每个独立的驱动单元进行建模仿真,分析其在压电陶瓷等容性负载下的稳定性并采取了有效的双通道隔离反馈补偿策略。然后,利用多单元隔离浮地级联的方法,将多个独立的高精度驱动电源模块进行浮地级联,构成了一种组合式压电陶瓷高压驱动电源。实验结果表明,该级联驱动电源的输出幅值达0~1 000V,最大输出功率为1kW,满信号带宽为1kHz/0.3μF,纹波小于100mV。根据实验结果,该级联驱动电源满足低纹波,高精度,大带宽,响应时间短,带载能力强等特性。 | 刘向东 傅强 赖志林 | 2012 | 光学精密工程2012，20，3： | 9 |
| 12 | 光刻物镜中压电陶瓷驱动器的动态性能研究显示文摘针对压电陶瓷在光刻机投影物镜中作为像质补偿镜组促动器的特定应用要求,对一种以集成运算放大器构成的压电陶瓷驱动器的动态性能进行了研究.首先,针对驱动器系统中集成运放固有频率特性对动态性能的影响进行了分析,确定了外部补偿网络的参量.然后,针对驱动器系统大容性负载对动态性能的影响进行了分析,提出了隔离电阻的补偿方法.最后,讨论了驱动器系统中寄生电容对动态性能的影响.计算表明:补偿后的压电陶瓷驱动器系统相位裕量为79°,阶跃响应无超调量,调节时间为5μs.基本满足压电陶瓷在光刻物镜中作为像质补偿镜组促动器的稳定性强、响应快速、超调量小等动态要求. | 王学亮 巩岩 | 2012 | 光子学报2012，41，9： | 6 |
| 13 | 弹性支撑式压电骨传导听觉装置显示文摘提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能.通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9 mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆形轮式片状支撑弹簧.最后,制作了弹性支撑式压电骨传导听觉装置的试验样机,搭建了试验测试系统,对样机的幅频特性、响频特性和噪频特性进行了试验测试.实验结果显示:当电源激励信号频率为550 Hz时,压电振子的最大振动幅值可达22.21 μ m;中低频区域的响度为60~70 dB,中高频区域的响度稳定在80 dB左右;在离听觉装置1 m远处测试到听觉装置的噪声大小为35~40 dB.得到的数据表明:圆形中间弹性支撑式压电骨传导听觉装置具有较好的低频响应性能,其响度基本能够满足佩戴者的听力要求,近距离噪声也不大. | 曾平 陈艳辉 高莹莹 董景石 李彦鹏 程光明 | 2014 | 光学精密工程2014，22，10： | 6 |
| 14 | 基于压电陶瓷光电相移驱动的大行程纳米定位系统显示文摘由于压电陶瓷驱动器作纳米定位控制系统驱动元件会导致定位过程中出现超调及振荡现象,故提出了一种新的基于外差干涉仪和自制高频相移电路的光电相移压电陶瓷驱动方法。实验论证了在严格控制的实验环境下,压电陶瓷能实现自主位置锁定并以纳米量级步距值被逐步推进。步距值可控的压电陶瓷驱动器与商用宏动平台结合,可实现纳米精度重复性的大行程定位系统。实验结果表明,对于5mm往返行程的位移,在靠近目标处执行理论值为5nm步距值的步进位移时,系统的定位重复性精度小于1nm。该定位方法规避了压电陶瓷的机械非线性误差,具有系统架构简单,定位速度快等优点,可应用于当前纳米科技和超精密加工等领域。 | 许素安 谢敏 孙坚 陈乐 王桂荣 | 2014 | 光学精密工程2014，22，10： | 4 |
| 15 | 离散化正弦电压作用下的压电驱动器蠕变特性显示文摘研究了具有不同离散化台阶的正弦电压对压电陶瓷驱动器蠕变大小以及蠕变起始时间的影响,采用新的数学模型分析了低频下压电陶瓷驱动器的蠕变特性。首先,对0.025Hz/0V^60V正弦电压输入信号进行了5种倍数关系的离散化,分析了蠕变与输入电压的关系以及蠕变与输入台阶电压压差的关系。然后,按照提出的数学模型,在符合文中所述两种准则前提下,对蠕变起始时间进行了预测。实验结果表明,上升段蠕变变化范围最大出现在台阶电压等于47.7V时,而下降段蠕变变化范围最大出现在台阶电压等于12.3V;相比于20个台阶,320个台阶对应的上升段最大蠕变增长量下降了899.5%,而在下降段最大蠕变的这一比值增大到了936.9%。使用所提公式对蠕变起始时间进行预测,得到当台阶电压为12.3V时,20、40、80、160、320个台阶的蠕变起始时间分别在0.959、0.911、0.813、0.664和0.016ms以后。蠕变与输入电压以及蠕变与输入台阶电压差值都是迟滞关系,并且台阶蠕变随着台阶数量的增加而减小。不同离散化的电压信号改变了蠕变的起始时间,台阶电压数量越多,蠕变起始时间越早。 | 赵学良 张承进 顾建军 刘红波 李康 | 2014 | 光学精密工程2014，22，4： | 4 |
| 16 | 骨导振子标准制定的研究显示文摘骨传导技术是利用人体骨传输能力来接收声音信号,为听力障碍人群提供一种新的可选助听方式。骨导振子是指通过振动颅骨而产生听觉的电-力换能器,它是骨传导听觉装置的核心部件。本文主要通过对现今骨传导技术研究现状、骨导振子技术研究、骨导振子标准研究与建议等进行综述,旨在促进形成骨导振子行业标准及推动骨导听力技术广泛应用。 | 艾海明 郭红阳 王杰 | 2017 | 中国听力语言康复科学杂志2017，15，4： | 3 |
| 17 | 基于ARM的高分辨率压电陶瓷驱动电源显示文摘根据压电陶瓷微位移器对驱动电源的需求,设计了压电驱动电源系统。详细介绍了电源系统中的数字电路部分和模拟电路部分,并对驱动电源的精度与稳定性进行了分析与改进。最后对驱动电源的性能进行了实验验证,实验结果表明:所设计的电源输出电压噪声低于0.43 mV、输出最大非线性误差低于0.024%、分辨率可达1.44 mV,能够满足高分辨率微位移定位系统中静态定位控制的需求。 | 葛川 李朋志 章明朝 闫丰 | 2013 | 现代电子技术2013，36，14： | 3 |
| 18 | 压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响显示文摘为探究压电陶瓷驱动器电压及其频率与驱动速度的关系,利用压电陶瓷的应力应变关系导出了位移的二阶微分方程。通过解该微分方程,得到了基于输入电压的压电陶瓷驱动器位移和速度的解析表示。利用压电陶瓷驱动器速度的解析表示,证明了对任何给定的时间,压电驱动器的速度与输入电压的幅值成线性关系;频率与驱动器速度的关系是一条幅值不断变化的连续余弦曲线,随着给定时间的增大,曲线的峰点逐步远离纵坐标轴,余弦曲线的频率也逐步增大。 | 安凯 | 2014 | 现代电子技术2014，37，13： | 2 |
| 19 | 高速点阵式脉冲喷射发生器的无传感器控制显示文摘为提高标识设备关键部件-高速点阵式脉冲喷射发生器的性能以改善喷印效果,在建立喷射器数学模型的基础上,设计了滑模观测器。通过观测器构成反馈系统,在不增加硬件成本的前提下实现对高速脉冲喷射器的无传感器控制,使其能够准确跟踪理想轨迹,降低阀芯与静铁的冲击速度,并消除振动和噪音。实验结果表明,喷射器工作过程中阀芯与定位静铁的冲击速度由开环控制的0.55m/s降到了闭环控制的0.02m/s,振动和噪音基本消失,喷射效果明显改善。对钢铁产品进行的喷码实验显示,设计的喷射器的性能可以满足实际生产需要。研究过程为高速脉冲喷射器控制单元的设计提供了理论基础。 | 邓成钢 项占琴 | 2012 | 光学精密工程2012，20，4： | 2 |
| 20 | 压电陶瓷驱动器的力输出特性显示文摘目的研究压电陶瓷驱动器在不同条件下的力输出特性,为压电陶瓷驱动器力输出方面应用提供理论依据.方法首先,设计一种压电陶瓷力输出性能测试装置;然后,对预压力施加速度、施加预压力与电压的间隔时间、装置设计等外界因素对力输出特性影响进行分析;最后,使用最大输出力、平均迟滞度、最大曲线偏差值、曲线漂移量和曲线周期延迟量等多个评价指标,对PSt/150/4/7VS9型压电陶瓷驱动器在不同预压力、电压频率、循环工作、电压步长等条件下的力输出特性进行实验分析.结果压电陶瓷驱动器在150 N预压力和1 Hz的电压频率条件下输出效果最好,最大输出力可达到116.56 N,平均迟滞度为10.74%,曲线最大偏差为3.89%,曲线漂移量为-0.47 N;过多次循环工作会造成迟滞曲线的重复性变差和延迟累计增大现象;相同电压步长下,力输出增量随着起始电压的增大而增大.结论实验结果符合电畴翻转理论,且压电陶瓷驱动器具有力输出最佳工作条件. | 李颂华 左闯 张丽秀 魏超 | 2018 | 沈阳建筑大学学报(自然科学版)2018，34，2： | 2 |
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