[发明专利]一种多叠层压电堆栈致动器的交替独立分时驱动方法

说明书

本发明公开了一种多叠层压电堆栈致动器交替独立分时驱动方法，其步骤包括：1、两个开关组接收外部的逻辑运算电路所产生的开关控制信号；2、开关组1在开关控制信号控制下对n路驱动信号按序选通，由驱动器1和驱动器2交替放大；3、放大后的n路驱动信号施加到开关控制信号控制下的开关组2选通的对应的压电陶瓷层进行驱动。本发明能改善压电堆栈致动器迟滞现象，同时大幅降低成本。

技术领域

本发明涉及应用在精密微位移平台领域，具体涉及一种低成本的多叠层压电堆栈致动器交替独立分时驱动方法。

背景技术

压电堆栈致动器因其定位精度高、响应快、体积小、噪声低等特点，在精密定位和超精密定位领域中有着广泛的应用，但压电堆栈致动器的迟滞特性，给定位精度造成严重影响。

国内外学者通过对压电堆栈致动器的定位机理和特性进行大量研究，并且取得了一定的进展。目前，常用的补偿迟滞的方法有电压驱动法、电荷驱动法、前馈开环控制法和包括PID复合控制、自适用复合控制、NN复合控制、模糊复合控制的前馈和闭环相结合的复合控制法等。但这些方法都存在着控制复杂，成本较高的缺陷。

现有技术中也有提到一种多叠层压电致动器独立分时驱动装置及方法，该方法采用的独立分时驱动有效降低了多叠层压电致动器位移过程中的迟滞，但是其使用的驱动器数量会随多叠层压电致动器堆栈层数的增加而增加，它的成本会因此大幅提升，从而限制了其应用范围。

发明内容

本发明是为避免上述现有方法所存在的不足之处，提供一种多叠层压电堆栈致动器的交替独立分时驱动方法，以期能改善压电堆栈致动器迟滞现象，同时大幅降低成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一种多叠层压电堆栈致动器的交替独立分时驱动方法的特点是应用于由两个驱动器、两个开关组以及多叠层压电堆栈致动器所组成的驱动环境中；所述两个开关组之间连接有两个并联的驱动器；第一开关组与外部的信号分离电路相连，用于接收驱动信号；第二开关组与所述多叠层压电堆栈致动器相连；第一开关组包含N个第一开关，任意第i个第一开关记为SW1_i；第二开关组包含N个第二开关，任意第i个第二开关记为SW2_i；第i个第一开关SW1_i接收所述信号分离电路的第i个驱动信号U_Si；由第i个第一开关SW1_i、第i个第二开关SW2_i以及所述多叠层压电堆栈致动器中第i层压电堆栈构成第i个通道；i＝1,2,……,N；所述交替独立分时驱动方法是按如下步骤进行：

步骤1、两个开关组接收外部的逻辑运算电路所产生的开关控制信号，记为{C₁,C₂,……,C_i,……,C_N}；C_i表示第i个开关控制信号；

步骤2、所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i检测到第i个开关控制信号C_i为上升沿，此时第i个驱动信号U_Si＝0；所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i闭合，使得第一驱动器与所述第i通道连通，第i通道等待驱动；所述第i个第一开关SW1_i所接收的第i个驱动信号U_Si经过所述第一驱动器的放大后施加到第i层压电堆栈；

同时，第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1闭合，使得第二驱动器与所述第i-1通道连通，第i-1通道正在驱动；所述第i-1个第一开关SW1_i所接收的第i-1个驱动信号U_Si-1经过所述第二驱动器的放大后施加到第i-1层压电堆栈，使得第i-1层压电堆栈输出位移；

步骤3、当第i-1个驱动信号U_Si-1电压值达到最大值时，第i个驱动信号U_Si开始上升，第i通道开始驱动，第i层压电堆栈的输出位移随第i个驱动信号U_Si上升而增加；