[发明专利]一种基于前馈自适应补偿的自感应压电驱动电路

权利要求书

1.一种基于前馈自适应补偿的自感应压电驱动电路，其特征在于，包括：压电自感应模块(1)、前馈模块(2)、数字电位器(3)、数字控制器(4)和继电器开关(5)；压电自感应模块(1)通过桥式电路对压电感应信号进行提取，然后通过减法电路的一端施加在测量输出上；减法电路的另一端通过前馈补偿模块(2)对因电桥桥臂不平衡而造成的感应信号测量误差进行补偿；补偿电压从驱动电压端引出，经分压电容和分压后通过电压跟随器施加在数字电位(3)上，利用数字电位器的增益可调特性，补偿电压的幅值增益由数字电位器控制后输出；数字控制器(4)通过GPIO端口与数字电位器的引脚相联，负责输出相应的时序信号对数字电位器进行控制，对应于匹配电容大于和小于压电等效电容两种情况，干扰电压电压分别呈现于驱动电压同相与反相两种状态，因此应用继电器开关(5)分别与跟随电路与反相放大电路相联以控制补偿电压的极性，然后通过减法电路的另一端实现对干扰电压的补偿；压电自感应模块(1)具体包括：第一电容C1、第二电容C2、第p电容C_p、第p’电容C_p’、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一放大器OPA1、第二放大器OPA2和第三放大器OPA3；电源V_s依次连接第一电容C1和第p电容C_p后接地，第一放大器OPA1的正相输入端子连接在第一电容C1和第p电容C_p之间，第一放大器OPA1的反相输入端子连接第一放大器OPA1的输出端，第一放大器OPA1的输出端连接第一电阻R1后连接到第三放大器OPA3的反相输入端，第三电阻R3的一端连接在第一电阻R1和第三放大器OPA3的反相输入端之间，另一端直接接地，第p’电容C_p’连接到第二放大器OPA2的正相输入端，第二放大器OPA2的反相输入端连接到第二放大器OPA2的输出端，第二放大器OPA2的输出端连接第二电阻R2后连接到第三放大器OPA2的正相输入端，第四电阻R4并联在第三放大器OPA3的正相输入端和输出端之间。

2.如权利要求1所述的基于前馈自适应补偿的自感应压电驱动电路，其特征在于，数字控制器(4)输出电压的调节方法为最陡梯度法，具体为：在驱动电压的基础上对压电材料施加一个较小的正弦信号，正弦信号的频率必须远离驱动电压的频率范围，并且信号的电压幅值应不至于激励起结构的振动，使测量信号中只存在驱动信号响应，感应电压响应为零；测量信号和驱动电压信号由在单片机中采集，测量信号经过数字带通滤波处理后将驱动电压激起的响应滤除，作为数字电位器调节的误差信号，数字电位器的增益在0-1之间变化，设定迭代补偿c，增益按照下式迭代：

e(n+1)＝e(n)-cV_mV_c。