Устройство для управления пьезодвигателем
Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано при создании систем управления пьезоэлектрическими исполнительными элементами для прецизионных перемещений. Целью изобретения является повышение быстродействия пьезодвигателя. Пьезодригатель выполняется в виде наборного столба из пьезоэлектрических пластин, составленного из N секций. Для каждой из секций пьезостолба формируются различные напряжения, определяемые входным сигналом устройства, параметрами форсирующего звена и весовыми коэффициентами согласующих сумматоров. При этом развитие волновых процессов локализуется в пределах каждой секции , имеющей в N раз меньшие геометрические размеры и в N раз большую частоту собственных колеба1 1й по сравнению с однородным пьезодвигателем. 1 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
COLIHA JIHCTVHECHHX
РЕСПУБЛИН
ÄÄSUÄÄ 1397873 А 1 (gg 4 G 05 В 11/01
OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4088904/24-24 (22) 11.07,86 (46) 23.05.88. Бюл. У 19 (71) Московский энергетический институт (72) А.А.Никольский, Н.А.Краев, Е.Я.Лопатин и Н.М.Колушов (53) 62-50(088.8) (56) Бутковский А.Г., Фельдбаум А.А.
Методы теории автоматического управления . — М.: Наука, 197 1, с . 676-684 .
Авторское свидетельство СССР
В 783751, кл. G 05 В 11/О 1, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано при создании систем управления пьезоэлектрическими исполнительными элементами для прецизионных перемещений. Целью изобретения является повьпиение быстродействия пьезодвигателя. Пьезодвигатель выполняется в виде наборного столба иэ пьезоэлектрических пластин, составленного из N секций. Для каждой иэ секций пьезостолба формируются различные напряжения, определяемые входным сигналом устройства, параметрами форсирующего звена и весовыми коэффициентами согласующих сумматоров.
При этом развитие волновых процессов локализуется в пределах каждой секции, имеющей в N раз меньшие геометрические размеры и в N раз большую частоту собственных колебаний по сравнению с однородным пьезодвигателем. 1 ил.
1397873
Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может бьгть (CI«PACTI РЗ< ИРО эь странения звука использовано при создании систем управления пьезоэлектрическими испол5 нительными элементами для прецизионных перемещений в оптико-механических приборах, в технологическом оборудовании для обработки металлов резанием, в механических сканирующих устройствах.
Целью изобретения является повышение быстродействия пьеэодвигателя, На чертеже представлена,функциональная схема устройства для управления пьеэодвигателем.
Устройство содержит первый усилитель 1, пьеэодвигатель 2, исполнительный орган 3, форсирующее звено
4, второй усилитель 5 и (N-1) согласующих сумматоров 6.
Пьеэодвигатель 2 установлен на
v, !v)
1 )NT%Р1+Тр+1
1 а
1 гдР T
Г2 Ы(:„, механическая постоянная времени секции, с, 1
Т
t ? С1 постоянная времени демпфирона-5О
НИЯ СPÊЦИИ С механическая постоянная нре1 <1+2 (N
1 ( мени ис полнит ель55 ного органа З,с;
tl. lIt tIà акт<<ниой чя< тtt ttf p <о< тол б;! .1, жестком основании и выполнен в виде наборного пьезостолба иэ пьезоэлектрических пластин, составленного из 25
N секций, и представляет собой объект управления с распределенными параметрами.
Устройство работает следующим образом.
Управляющий сигнал поступает на входы первого усилителя 1 и форсирующего звена 4 с передаточной функцией, вид которой определяется параметрами пьезостолба 2, исполнительного орга- 35 на 3 и зависит от количества секций, на которые разбит пьезостолб. Так, при разбиении столба 2 на N одинаковых секций передаточная функция форсирующего звена 4 имеет вид 40 н иьезоматериаЛР1 М/С вЂ” механическая добротность иьезоматериала;
1=
m3 — отношение массы
m исполнительного органа 3 к массе пьезостолба 2.
Управляющее напряжение с нь<хода первого усилителя 1 поступает на ближайшую к исполнительному органу 3 секцию пьезостолба непосредственно, а на остальные секции — через согласующие сумматоры 6. Сигнал с выхода форсирующего звена 4 усиливается вторым усилителем 5, с выхода которого управляющее напряжение поступает на первые входы (N-1) согласующих сумматоров Ь. Согласующие сумматора
6 суммируют управляющие напряжения с выходов первого и второго усилителей.
Таким обра=ом, на каждой из секций пьезостолба формируются различные напряжения, определяемые входным сигналом устройства, параметрами форсирующего звена 4 и коэффициентами суммирования по первым входам К согласующих сумматоров 6, При разбиении пьезостолба íà N одинаковых секций и выборе К; и соответствии с выражением
Е:.=2i+K.
1 1+1 где i — индекс секции (1 < с Н-1), возрастающий от i = 1 для секции, ближайшей к месту крепления пьезостолба 2 на неподвижном основании, до
N для секции, ближайшей к исполнительному органу 3, причем К = О, быс родействие пьез
При управлении всеми г екциями иьезостолба по одинаков< му зак»ну, иоглР изменения упранлнкпцег< наиряж< ния на иьезостолбе, 1< нгм <ци<11<р< 1< нно по всей длине pl о актt Г И< PPVPIIIPIIIIII !! ! 1< <, I « За счет формирования индивидуальных законов управления секциями обес- 15 печивается согласованное и одновременное перемещение исполнительного органа 3 Х „ (t) и пропорциональная этому перемещению деформация g.(t) каждой секции пьезостолба в соответ20 ствии с выражением X/0 (t) ы х(t) = х (t) 1 ° Р При этом развитие волновых процессов локализуется в пределах каждой секции, имеющей в N раэ меньшие геометрические размеры и в N раз большую частоту собственных колеба35 Абсолютное смещение границы каж25 дой i-й секции Х (t) пропорционально I ее расстоянию от места закрепления \ пьезодвигателя на неподвижном основании: 30 ний flo сравнению с однородным пьеэо,пвигателем. Таким образом, в устройстве реализуются управляющие напряжени, обеспечивающие уменьшение времени позиционирования в N раз по сравнению с устройством, реализующим одновременное управление всеми секциями пьезостолба по одинаковому закону. Формула изобретения Устройство для, управления пьеэодвигателем, с одержащее последовательно соединенные пьезодвигатель, выполненный в виде наборного пьезостолба из пьезоэлектрических пластин, расчлененного на N секций, и исполнительный орган, первый усилитель, вы ход которого соединен с входом N-й секции пьезостолба, соединенной с I исполнительным органой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия пьезодвигателя, дополнительно введены форсирующее звено, второй усилитель и (N-1) согласующих сумматоров, причем вход форсирующего звена соединен с входом первого усилителя и является входом устройства, а выход — с входом второго усилителя, выход которого соединен с первыми входами согласующих сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом первого усилителя, а выходы — соответственно с входами (N-1) секций пьезостолба. 1397873 Составитель С,Исаков Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк Редактор С.Пекарь Подписное Тираж 866 Заказ 2267/45 ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
