[发明专利]一种压电陶瓷执行器的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及执行器控制领域，具体涉及一种压电陶瓷执行器的控制装置。

背景技术

压电陶瓷固有的迟滞、蠕变、非线性严重地影响了压电陶瓷的应用。迟滞特性就是压电陶瓷在电场作用下，升压曲线和降压曲线的位移非重复性。非线性和迟滞是影响压电陶瓷开环定位精度的主要因素。为了减少压电驱动器的非线性和迟滞给定位精度带来的影响，目前常采用以下方式：(1)采用电荷驱动代替电压驱动，但采用此方式需要专用的控制电荷放大设备且需在较宽的频率范围内，很难保证压电陶瓷的电荷与微位移具有良好的线性度；(2)采用闭环反馈控制，通过附加的一个位移传感器来测量定位移量，与控制器的目标位移进行对比校正，组成一个复杂的控制调整机构，但在此方式中由于位移检测元件的限制和控制元件频响等问题的影响，容易出现系统的震荡和不稳定，其补偿精度并不能很好地满足超高精度定位控制的要求；(3)采用开环定位控制，利用压电陶瓷执行器的输出位移与施加在执行器两端电压满足近似线性关系的原理，通过控制执行器两端的电压来控制输出位移，但是在动态应用要求较高的环境下，整个系统的带负载能力将会随着运动频率的升高而显著下降，系统的有效带宽也明显减小，同时，由于无法控制压电陶瓷执行器的电流，如果在上电过程的瞬间流过压电陶瓷执行器的电流非常大，将会对压电陶瓷执行器造成不可修复的损伤；而且由于开环控制是基于模型的控制，所以在进行开环控制前我们必须要得到被控系统的数学模型。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种压电陶瓷执行器的控制装置。

本发明提供了一种压电陶瓷执行器的控制装置，具有这样的特征，包括：单片机主控电路，接收计算机传输的指令进行解析并根据解析后的指令生成控制信号；复杂可编程逻辑电路(CPLD电路)，与单片机主控电路通信连接，根据控制信号产生三角波数字电压驱动信号；数模转换电路，与单片机主控电路通信连接，将通过单片机主控电路输出的三角波数字电压驱动信号进行数模转换，得到模拟电压信号；信号放大电路，将模拟电压信号进行信号放大，得到放大信号；压电陶瓷执行器，在作为驱动电压信号的放大信号的驱动下产生位移量；位移信号采集电路，基于位移量采集得到位移电压值；模数转换电路，将位移电压值进行模数转换，得到数字信号并传输至单片机主控电路。

在本发明提供的压电陶瓷执行器的控制装置中，还可以具有这样的特征：其中，单片机主控电路对数字信号进行处理并生成新的控制信号，CPLD电路根据新的控制信号产生新的三角波数字电压驱动信号，数模转换电路将新的三角波数字电压驱动信号进行数模转换，得到新的模拟电压信号，信号放大电路将新的模拟电压信号进行信号放大，得到新的放大信号作为压电陶瓷执行器的新的驱动电压信号，压电陶瓷执行器在新的驱动电压信号驱动下产生新的位移量以修正位移误差。

在本发明提供的压电陶瓷执行器的控制装置中，还包括：片外随机存取存储器(片外RAM)，与单片机主控电路通信连接，受单片机主控电路控制，用于将单片机接收的数字信号进行存储。

在本发明提供的压电陶瓷执行器的控制装置中，还可以具有这样的特征：其中，位移信号采集电路为位移传感器。

在本发明提供的压电陶瓷执行器的控制装置中，还可以具有这样的特征：其中，单片机控制电路为STC89C58RD+单片机控制电路。

在本发明提供的压电陶瓷执行器的控制装置中，还可以具有这样的特征：其中，数模转换电路为AD5062数模转换电路，模数转换电路为ADS1255模数转换电路。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的压电陶瓷执行器的控制装置，因为包括：单片机主控电路、CPLD电路、数模转换电路、信号放大电路、压电陶瓷执行器、位移信号采集电路、模数转换电路，所以，本发明可通过单片机主控电路接收计算机传输的指令进行解析，CPLD电路产生三角波数字电压驱动信号，然后再经过数模转换、信号放大后作为驱动电压信号作用在压电陶瓷执行器两端使其产生位移量，接着进行位移量采集、模数转换后输入单片机主控电路，之后，CPLD电路产生新的三角波数字电压驱动信号，进而，新的驱动电压信号作用在压电陶瓷执行器两端使其产生新的位移量以修正位移误差。

本发明的压电陶瓷执行器的控制装置，实现了利用软件功能替代硬件功能实现闭环控制的功能，规避了硬件反馈回路给整个系统带来的震荡和不稳定的问题，规避开环控制所需的数学模型，从而降低复杂性，因此本发明具有结构简单、操作便捷的特点。

附图说明

图1是本发明的实施例中压电陶瓷执行器的控制装置的示意图；