计量学报

作者：罗四维,乐燕芬,彭洋,吴俊杰,雷李华,张波,金涛

单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093

关键词：计量学;纳米压电位移系统; 二维无耦合;开环压电控制器;柔性铰链;有限元分析;干涉测量

基金：国家重点研发计划(2018YFF0109600);国家自然科学基金(51705324);国家自然科学基金中德科学中心项目(GZ-1287)

设计了一套具有高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统。提出了一种多个压电陶瓷同步线性操作的电荷控制方案,设计采用基于非线性反馈控制和相似控制相结合的具有接地配置功能的压电控制器。控制器中引入了T型电阻网络,使电容较小的压电致动器能够进行低频线性操作。并对压电陶瓷驱动的位移平台进行了机械结构设计,平台采用嵌套式串联结构来避免耦合位移。通过解析法和ANSYS Workbench有限元仿真两方面对位移平台进行了刚度及位移分析。搭建了一套干涉位移测量系统,对压电位移台的位移、耦合误差及线性度进行了验证测试。实验结果表明:系统满行程内二维位移台的耦合误差最大仅为0.098%,可以将迟滞不对称引起的剩余轨迹偏差减小到0.79%,两个压电陶瓷间的最大轨迹偏差仅为行程范围的0.23%,理论分析和实验验证了所设计多压电电荷控制器的可行性,且系统可有效抑制耦合位移并使定位精度得到明显提高。

来源：2021年第8期

《计量学报》期刊编辑部

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