[发明专利]一种断电保持三自由度压电指向调整装置及平台控制方法

说明书

一种断电保持三自由度压电指向调整装置及平台控制方法，一种压电驱动调整装置及方法，装置包括平台、底座、三个或四个调整机构；每个调整机构它包括顶杆、驱动机构、制动机构和支撑体；顶杆的上端固定在平台上，顶杆上加工有万向柔性铰链，该万向柔性铰链位于支撑体上部与平台之间，支撑体固定在底座上；方法步骤包括：一、调整机构、平台和底座组装，二、顶杆自锁状态解除，三、调整装置控制平台实现三个自由度调整。本发明装置结构紧凑，在空间环境中使用，运行稳定可靠，平台能实现三个自由度调整，能够满足空间环境的应用需求。

技术领域

本发明涉及一种压电驱动调整装置及方法，具体涉及一种断电保持三自由度压电指向调整装置及平台控制方法，属于压电精密驱动领域。

背景技术

随着科技高速发展，光学、半导体以及机械加工领域等迫切需求超精密定位指向机构，特别是空间领域，当下深空探测、激光通信、激光测距等发展迅速，平台的高精指向是一个重要指标，往往需要利用高精度的指向调整机构进行平台指向的调节。

指向调整机构目前主要有两种形式，其一是利用传动电机驱动的指向调整机构，其二是利用逆压电效应驱动的指向调整机构。使用传统电机驱动，导致整个机构体积大、传动链长、控制复杂、重量大，不利于应用到对小重量、小体积有要求的空间领域。公开号为CN109889084A的专利申请提出了一种压电驱动的超精密进给调姿装置及其激励方法，该发明申请的驱动平台在进行位姿调节后不能实现断电保持，压电驱动单元需要一直通电，以保持调节的平台位置、角度保持不变，对压电器件寿命有所损耗；公开号为CN108054512A的专利申请提出一种用于深空探测的大力矩抗干扰天线指向机构，该机构需要借助制动器通电输出保持力矩，实现机构的保持，并不能实现断电自锁；申请号201710583870.X的专利申请提出了具有解耦功能的大偏转角压电二维指向机构及驱动方法，采用一级杠杆放大，微位移放大倍数有限，致使输出外部转角范围受到限制，且杠杆机构为非对称结构，对压电叠堆的位置布置要求很高，对放大倍数有着关键影响。可见现有压电驱动机构可调整的角度范围小，工作时需要一直通电，没有断电自锁功能，导致电能的浪费，同时压电叠堆长时间通电对其寿命有损耗。

发明内容

本发明是为克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑，平台调整范围大，空间环境中运行可靠的断电保持三自由度压电指向调整装置。

本发明还提供一种对平台实现大角度范围调整、竖向位移调整，运行可靠的断电保持三自由度压电指向调整装置的平台控制方法。

本发明的技术方案是：

方案一：一种断电保持三自由度压电指向调整装置，它包括平台、底座、三个或四个调整机构；三个或四个调整机构均匀布置在底座上；每个调整机构它包括顶杆、驱动机构、制动机构和支撑体；

所述驱动机构包括驱动压电叠堆和微位移放大结构；所述制动机构包括两个制动三角放大结构和两个制动压电叠堆；每个制动三角放大结构内布置有一个制动压电叠堆，两个制动三角放大结构的相背输出端与支撑体固接，两个制动三角放大结构的相邻输出端之间设有竖向布置的顶杆，顶杆滑动设在支撑体上，在制动压电叠堆断电状态下，顶杆被两个制动三角放大结构夹持锁定；顶杆的底端与微位移放大结构的输出端接触，在驱动压电叠堆通电状态下，微位移放大结构被驱动压电叠堆驱动而输出向上的驱动力传递给顶杆，微位移放大结构固定在支撑体上；

顶杆的上端固定在平台上，顶杆上加工有万向柔性铰链，该万向柔性铰链位于支撑体上部与平台之间，支撑体固定在底座上。

方案二：一种断电保持三自由度压电指向调整装置的平台控制方法，它包括如下步骤：

一、将三个或四个调整机构均匀布置后，将调整机构、平台和底座组装完，

初始状态，驱动压电叠堆断电，则驱动机构不对顶杆产生推力；制动压电叠堆亦不得电，顶杆受到制动机构初始预紧力而被夹持，实现断电保持；