基于自适应逆控制的压电驱动电源

为了减少压电驱动器迟滞非线性,提高微系统的定位精度,该文设计了基于自适应逆控制的压电驱动电源。选用型号TMSF320F28335的数字信号处理(DSP)芯片,对信号调节器、前级DC-DC的Boost升压电路和后级DC-AC的单相全桥逆变电路进行设计分析。在CCS6.0软件开发环境下进行编程,实现了SPWM驱动信号的生成、对位移信号进行AD采样和Prandtl-Ishlinskii自适应逆模型的功能。为了验证所设计的压电驱动电源的自适应控制性能,采用压电陶瓷驱动器开展了基于自适应逆的驱动控制实验。结果表明,在不采用控制的条件下,1 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移均方根误差(RMSE)为3.239 5μm,绝对值平均误差(MAE)为2.985 1μm;随着频率的增加,20 Hz时RMSE、MAE的最大值分别为21.402 9μm、19.306 2μm。使用基于自适应逆控制的压电驱动电源,1 Hz时RMSE为0.324 9μm, MAE为0.265 6μm; 20 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移RMSE为12.639μm, MAE为11.956 1μm。     

大功率压电陶瓷驱动电源的研究与设计

设计了一种新型大功率压电陶瓷驱动电源。该电源由普通的低压运算放大器以及高压三极管搭建而成。采用负反馈以及相位补偿的原理,将输入的小电压的控制信号线性放大到大电压、高功率的驱动信号,用于驱动大容量的压电陶瓷。最后通过实验对驱动电源进行了测试,结果表明该电源输出精度高,响应快,稳定性好。该电源电路简单,成本低,因此具有很高的实用价值。     

双驱动足压电平台驱动电源设计

根据双驱动足压电平台的驱动特性,设计了相应的驱动电路。该电路为可控电压源,具有信号π/2延迟和低频线性放大的特点,线性度好。由PSoC3发出频率、幅值连续可调的驱动信号和相应的偏置信号,经硬件电路实现信号的处理和电压、功率放大,放大范围为0~220V,可通过置换更高性能的场效应管实现更大范围的电压输出。硬件电路分为信号处理部分和功率放大部分。信号处理部分主要是进行分频和信号偏置,功率放大部分进行电压放大和功率输出。针对三极管放大时的工作参数的分布特性,使用电压跟随器实现波形的反对称修正和跟随。用集电极输出的方式实现电压放大,有一定的输出内阻,因压电叠堆的大容性特性,只适用于1kV内的低频输出。     

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源的设计与研究

压电陶瓷(PZT)微位移器是近年发展起来的新型微位移器件,其具有体积小,推力大,精度高等特点,驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件.该文通过研究直接数字频率合成技术(DDS)及任意波形发生器的相关技术,采用现场可编程逻辑器件(FPGA)与单片机相结合的模式成功设计了PZT驱动电源.测量结果表明,所设计的驱动电路输出电阻小,负载能力大,电路结构简单可靠,响应速度快,有良好的动态性能.     

压电陶瓷动态应用的新型驱动电源研究

在分析现有直流放大压电陶瓷驱动电源原理及其局限性的基础上,提出了一种新型的压电陶瓷驱动电源,并给出了详细的电路原理图。对压电陶瓷进行的动态驱动实验表明,在输入为三角波、方波等动态信号,该驱动电源可以很好的跟限输入波形的变化,显示出优异的动态性能,可以满足科研实践中提出的需求。     

基于DDS信号生成原理的压电驱动装置电源设计

针对多层叠堆设计的压电驱动装置,需要一种高电压和高频率信号驱动电源。详细介绍了一种采用DDS(Direct Digital Synthesis:直接数字频率合成技术)信号生成原理的设计方案。首先利用FPGA生成不同频率、波形的信号数据,再采用PCM1702实现D/A转换,将信号通过一级运放输出幅值范围0~10 V高质量的电压信号,最后应用二级运放和功率放大电路实现±250V信号输出,波形信号为梯形波,频率最高可达1.5KHz。通过搭建驱动电源测试平台后,验证了采用DDS信号生成原理的驱动电源的有效性和实用性。     

压电陶瓷驱动电源的设计与实现

本文采用高压大带宽MOSFET运放PA92和高精度运放OP07设计了一种基于电压控制型的可动态压电陶瓷驱动电源。该驱动电源由放大电路、功率放大电路、过流保护电路和负反馈环节组成。克服了目前常用的压电陶瓷驱动电源所存在的成本高、驱动能力不足、静态纹波大等缺点。最后对实际电路的各项性能进行了测试和分析,结果表明:该电路具有良好的动态和静态性能,能够很好的满足驱动压电微位移平台的要求。     

高速压电陶瓷驱动电源

为了满足压电陶瓷致动器对驱动电源动态冲击特性的要求,提出一种新型的压电陶瓷驱动电源.用高速运放OP467作为核心芯片,搭建功率放大电路及恒流源泄放电路,并给出详细的电路原理图.实验表明,在输入为方波等动态信号时,该驱动电源可以良好地跟随输入波形变化,具有较高的上升和下降速率,频响范围可达到100 Hz～60 kHz.在同类型高压放大器中,其成本低廉,结构简单.     

低频压电陶瓷驱动器驱动电源研制

针对压电扫描驱动器的工作特点研制了一种压电陶瓷驱动器专用功率放大器 ,它可给驱动器提供很高的电压输出 (± 2 0 0 V(峰 -峰值 ) ) ,并且使驱动器在 5 0～ 2 0 0 Hz的工作频率进行扫描 ,也可适用于以逆压电效应为基本原理的压电器件在以动态输出为主要目的情况下应用。在同时考虑压电陶瓷驱动器的电子和机械两种性质的情况下 ,提出了一种新的功率放大器的设计方案 ,利用添加补偿电容和补偿电阻的方法来补偿自激的反馈极点     

一种高稳定性压电驱动电源设计

作为电压控制型器件,压电陶瓷驱动电源的稳定性受负载电容量变化的影响严重。针对负载等效电容在驱动电压变化下的动态特性,首次提出了一种基于容性负载的压电驱动电源。该电源采用RC前置滤波与电容超前反馈相结合,提高了系统稳定性与驱动电源的鲁棒性。分析结果表明,额定负载为1.5μF的驱动电源优化后在0～3μF内具有良好的动态性能,且输出电压精度达0.7 mV。     

一种压电陶瓷执行器动态驱动电源

针对压电陶瓷执行器呈现强容性负载的特性,该文研究了基于误差放大原理的压电陶瓷执行器动态驱动电源,提出采用高压运算放大器结合准互补对称功率放大电路构成的输出级以提高驱动电源的输出电压范围的方法和采用多组准互补对称功率放大电路构成的输出级并联以提高输出峰值功率的方法。通过对实际电路的测试表明,采用上述方法开发的压电陶瓷执行器动态驱动电源不仅输出功率达270 W,且具有良好的静态性能。     

压电陶瓷驱动器功率放大器研制

介绍了压电陶瓷微位移器驱动控制电源的基本原理及特点，对电源作了详细的分析和实验研究，并提供了实验数据。     

压电陶瓷电源控制系统的设计与实现

根据压电陶瓷微定位系统的要求,在构成闭环控制系统时,需要控制器应用VC 编程语言编写的控制程序通过PC机的串口,给单片机发送控制命令,实现对压电陶瓷驱动电源的控制。通过对压电陶瓷电源驱动控制的实验表明,电源控制系统具有结构简单、性能稳定和精度高等优点,能够较好地满足微定位系统中压电陶瓷驱动电源的控制要求。     

宏微压电驱动器的电源设计与试验

针对超声电机与压电微驱动器对驱动电源的要求,设计出一种既能驱动超声电机又能驱动压电微驱动器的驱动电源,该驱动电源由可调变压器、半桥模块及以高性能数字信号处理(DSP)芯片TMS320F28335为核心的控制器组成。该电源驱动超声电机时,电源输出相位差、频率均较大范围连续可调的二相超声频率交流电;驱动压电驱动器时,电源输出较大范围连续可调的直流电。对行波型旋转超声电机及钹型压电驱动器的系列驱动试验表明该电源能同时满足超声电机和压电驱动器的驱动要求。     

压电陶瓷致动器驱动电源的研究

根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,利用高压运放设计研制了一种新型的驱动电源,通过对压电驱动器的实验研究表明,其具有精度高、性能稳定、分辨率高、纹波小和电路结构简单等优点,能够满足微定位系统中压电陶瓷驱动器的控制需要。     

压电陶瓷驱动器迟滞建模与自适应控制

为了降低压电陶瓷驱动器的迟滞非线性,提出了改进型的Maxwell slip模型并引入自适应控制,使压电驱动器在宽频带下有良好的迟滞补偿效果。在经典Maxwell slip模型中,输出力与输入位移的关系会出现迟滞现象,表现为平行四边形,与压电陶瓷驱动器的迟滞特性接近。由于每一单元滑块的最大静摩擦力与弹簧弹性系数成比例关系,若弹簧系数取定值时,每一个单元的最大静摩擦力在系统实时控制中是不变的,因此可以采用自适应控制算法对输出信号权值进行更新,从而更精确地补偿压电陶瓷驱动器。为了验证该模型,搭建了悬臂梁结构压电实验平台,运用该迟滞模型进行迟滞补偿控制,实验结果表明,对于Maxwell slip模型自适应控制,在0.1~20 Hz宽频带下的均方根误差(RMSE)和绝对平均误差(MAE)均有减小。其中,在0.1 Hz下无前馈补偿控制的RMSE为0.037 5 μm,而通过自适应控制可以将压电微定位平台的RMSE降低到0.012 4 μm以内。与经典模型相比,所提出的Maxwell slip模型自适应控制具有在宽频带内进行精密定位的优点。     

便携式压电微型泵驱动电源的研制

根据用于烈性药物输注的便携式压电微型泵的使用要求,研制了压电陶瓷驱动器的驱动电源。驱动电源以3 V锂离子钮扣电池供电,通过DC/DC电路和逆变电路为压电陶瓷驱动器提供高的输出电压(200 V,峰-峰值),具有频率可调,体积小,质量轻,功耗低,安全可靠,便于控制的特点。实验表明,驱动电源能满足压电微型泵的使用要求,也适用于以逆压电效应为基本原理的微小压电器件的动态应用。     

压电陶瓷微喷头数字驱动控制电源的设计

稳定的数字控制驱动电源是压电陶瓷型微喷头正常工作的关键。提出了一种波形发生方案,并根据此方案设计了一种以单片机AT89S8252以及波形发生芯片MAX038为主体的新型压电陶瓷微喷头驱动控制电源。该电源具有较高的精度、高分辨率和很宽的动态范围,响应速度快,驱动能力强。整个电源系统最大的特点是脉冲的宽度及占空比完全数字控制,调试灵活方便。     

一种压电材料的新型线性高电压驱动器

提出一种压电材料的新型线性高电压驱动器的研制方案,驱动器包括两大部分,即大功率、可对压电作动器进行正负向电压加载的闭环倍压放大式线性高电压驱动器;基于固态继电器的ON/OFF驱动器,内含压电作动器的电压加载控制模块和快速放电控制模块。该驱动器线性输出电压为直流电压(-220～+220V),输出频率可达3kHz。     

压电陶瓷驱动器动态非线性建模与实验分析

针对谐振型压电陶瓷驱动器的动态非线性,建立了一个数学模型来定量描述驱动器输入与输出的非线性关系,借此可以定量分析其动态非线性的大小;并利用此模型对PZN－PZT悬壁梁式双晶片变曲驱动器动态非线性进行了实验分析,实验结果表明此模型对驱动器动态非线性定量分析效果良好。