【摘 要】
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随着科学技术的发展和研究领域的不断扩展,操作对象已从宏观领域深入到微观领域。为完成微细电火花加工、内燃机燃油喷射、扫描探针电子显微镜的高速扫描、打印机及复印机的
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随着科学技术的发展和研究领域的不断扩展,操作对象已从宏观领域深入到微观领域。为完成微细电火花加工、内燃机燃油喷射、扫描探针电子显微镜的高速扫描、打印机及复印机的压电喷墨、高性能硬盘驱动等微纳米级操作,不仅需要达到一定的定位精度,而且对系统动态性能及有效带宽的要求也越来越高。作为纳米级定位领域的一种新型材料,压电陶瓷微位移器具有体积小、位移分辨率高、频响高、无噪声、不发热等特点,是一种理想的微位移元件。在高速定位条件下,目前实际应用中的压电陶瓷驱动电源普遍存在带载能力显著下降,闭环频响带宽较窄等缺点。针对压电陶瓷驱动存在的上述问题,本文通过分析电压型驱动器原理及电路参数,提出了一种基于反馈零点补偿和噪声增益补偿技术的混合型补偿方法。利用该技术对压电陶瓷驱动放大模块进行补偿后,有效地提高了驱动模块的频带带宽及动态性能。针对压电陶瓷驱动电源在动态应用中需要利用各种动态波形作为输入信号的要求,设计了一种基于FPGA的直接数字频率合成(DDS)波形发生系统。为便于驱动电源的集成化,本文结合所设计的驱动器及AVR单片机建立了完整的压电陶瓷微定位控制系统。最后,结合压电陶瓷微动工作台,建立了纳米级定位实验系统。通过理论研究和实验验证可知,本文的研究工作对提高压电陶瓷微驱动系统的性能,进一步扩展压电陶瓷在动态性能要求较高的微驱动领域中的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
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