应变式微型精密压电驱动器的一体化设计及其PID控制

基于有限元分析设计了一种利用应变片进行位移反馈的微型精密压电驱动器。该驱动器采用位移放大机构对微小应变进行放大,通过测量应变电桥的输出间接地测量出驱动器的微小位移。标定实验显示该传感器的精度为80nm。虽然该应变反馈式压电驱动器是一种含有迟滞特性的复杂受控对象,但是在准静态条件下PID算法可以对其进行有效的闭环控制。分别进行了准静态的定位实验和跟踪实验,结果表明,PID控制算法对本驱动器的控制效果比较理想。在定位试验中,定位效果与开环相比有明显提高,定位误差不超过0.059μm;单频正弦信号跟踪误差不超过0.085μm;多频正弦信号跟踪误差不超过0.092μm。实验证明了该方法在准静态条件下的有效性。