[发明专利]纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法

权利要求书

1.纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，所述纵振复合模态足式压电驱动器包括两组纵振压电陶瓷片和驱动足，两组纵振压电陶瓷片包括一组水平纵振压电陶瓷片和一组竖直纵振压电陶瓷片，所述水平纵振压电陶瓷片和竖直纵振压电陶瓷片在空间上正交布置；

所述纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法根据目标输出位移选择下述三种激励模式之一、两种激励模式的组合或者三种激励模式的组合来实现不同位移尺度的输出；三种激励模式分别为：

第一种为交流连续激励模式，该激励模式给两组纵振压电陶瓷片分别施加在时间上具有90度相位差的两相连续交流激励电压，以实现驱动器两个正交纵向振动的复合激励，从而在驱动足处产生稳定而持续的椭圆轨迹的振动；该振动驱动动子实现大推力、大位移、快速及连续的运动输出位移，所述大位移指位移大小不受限制；

第二种为脉冲步进激励模式，该激励模式给两组纵振压电陶瓷片分别施加在时间上具有90度相位差的两相脉冲激励电压，以实现驱动器两个正交纵向振动的脉冲式复合激励，从而在驱动足处产生间歇性的椭圆轨迹的振动；该振动驱动动子实现微米尺度分辨力、低速及断续的步进输出位移；

第三种为直流微驱动模式，该激励模式通过给水平纵振压电陶瓷片施加直流电压，而竖直纵振压电陶瓷片保持悬空状态，实现驱动器水平方向的纵向伸缩变形，从而在驱动足处产生水平方向的位移输出；该位移输出驱动动子实现纳米尺度分辨力及微米尺度行程的输出，通过调整直流电压幅值实现动子输出位移的精确调整。

2.根据权利要求1所述的纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，所述纵振复合模态足式压电驱动器在直流微驱动模式下获得的驱动足最大输出位移高于脉冲步进激励模式下获得的驱动足最佳分辨力。

3.根据权利要求1所述的纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，当驱动器的目标输出位移小于或者等于在直流微驱动模式下可以获得的驱动足最大输出位移，该驱动足最大输出位移为微米量级，则驱动器直接进入直流微驱动模式，实现精确定位。

4.根据权利要求1所述的纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，当驱动器的目标输出位移大于直流微驱动模式下可以获得的驱动足最大输出位移且不高于毫米量级，则驱动器首先采用脉冲步进激励模式，直至该激励模式下获得的输出位移与目标输出位移的差值小于或者等于在直流微驱动模式下的最大输出位移时，驱动器切换至直流微驱动模式，实现最终的精确定位。

5.根据权利要求1所述的纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，

当驱动器的目标输出位移在数十毫米量级以上时，则驱动器首先采用交流连续激励模式实现快速大位移输出，在实际输出位移未达到目标输出位移时，每一设定采样周期采集一次当前实际输出位移；再计算当前实际输出位移与目标输出位移的差值，并采用下述方法之一实现最终精确定位；

若交流连续激励模式下的驱动器实际输出位移与目标输出位移的差值小于或者等于直流微驱动模式下的最大输出位移，则直接转换至直流激励模式，实现最终的精确定位；

若交流连续激励模式下的驱动器实际输出位移与目标输出位移的差值大于直流微驱动模式下的最大输出位移，则驱动器先切换至脉冲步进激励模式，实现步进调整，直至驱动器实际输出的位移与目标输出位移的差值小于或者等于直流微驱动模式下获得的最大输出位移时，驱动器再切换至直流微驱动模式，实现最终的精确定位。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的纵振复合模态足式压电驱动器的跨尺度驱动方法，其特征在于，交流连续激励模式和脉冲步进激励模式的激励电压的波形为正弦波波形、方波波形、三角波波形或者梯形波波形。