Способ управления пьезодвигателем

(51)4 С 05 В 11/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ быт томати ротехнике ииспользовано ем уп- спол- цизионсоздании сисктрическимитами для преЦелью изобрее динамическ ния пьезоэ нительными элем ных перемещений енияй точя динаний явля я повышени ности поэ ир ания. Высок позициониро еская точнос прав 6-68 разуюред. ГАект ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОцВТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к э с учетом распределенности параметровпьезодвигателя достигается за счетформирования управляющего воздействияна пьеэодвигатель в дискретные моменты времени с интервалом, равным половине периода собственных колебанийпьезодвигателя, путем суммированияуправляющего воздействия и величинырассогласования пьезопривода, соответствующих предыдущему моменту времени, и величины рассогласования,соответствующей текущему моментувремени. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано при создании систем управления пьезоэлектрическими исполни 5тельными элементами для прецизионныхперемещений в оптико-механическихприборах, в технологическом оборудовании для производства э.".ектронньсприборов и в механических сканирующих 10устройствах.Целью изобретения является повышение динамической точности позиционирования,На фиг, 1 представлены временные 15диаграммы, поясняющие действие способа: а - временная диаграмма задающего сигнала; б - временная диаграммаизменения управляющего воздействия,,поступающего на пьезодвигатель; Ь - 20временная диаграмма изменения выходной координаты пьезопривода; нафиг. 2 - устройство, реализующеепредлагаемый способ,При изменении задающего воздействия изменяется величина рассогласования пьеэопривода, определяемаякак разность сигналов задания по положению и действительного положения,опРеделяемого датчиком положения. 30Пусть коэффициент усиления системыуправления выбран таким образом, чтоуправляющее воздействие, подаваемоев соответствующий определенной ошибке д дискретный момент времени, соответствовало бы в установившемся режиме относительному удлинению пьезодвигателя, равному Д /2 (фиг. 1).Так как пьезодвигатель представляет собой колебательный объект регулирования с распределенными параметрами и незначительным внутреннимдемпфированием, то скачок управляющего воздействия, приложенный в момент времени Т=О соответствующийУ45ошибке д, возбудит в нем колебанияс собственной частотой, зависящейот параметров пьезопривода, и двойной амплитудой, равной д, относительно нового установившегося положения,соответствующего Л/2. Через время =п,:- 50т.е. равное половине периода собственной частоты пьезодвигателя,изменение размеров пьеэодвигателядостигнет а. В этот момент величинарассогласования пьезопривода равна55нулю, и управляющее воздействие напьезодвигатель изменяется на величину, соответствующую ошибке д, олределенной в предыдущий дискретныймсмент времени, т.е. на ту же величину, что и в предыдущий момент времении. Это ступенчатое изменение уп -равляющего сигнала также возбуждаетв пьезоприводе колебания на собственной частоте с амплитудой л/2 околонс вого установившегося положения соответствующего д, однако фаза последних колебаний отстает от фазы колеб; ний, возбужденных предыдущим изменением управляющего сигнала на Н,т.е. противоположна,Согласно принципу суперпозицииколебаний с противоположной фазойпьеэопривод после момента временибудет находиться в новом установившемся положении; соответствующем иэ"менению его длины на величину д .Изменяя коэффициент усиления системы управления, можно обеспечитьдругие настройки системы и получатьпереходные процессы позиционированияот апериодических до колебательных,причем в последнем случае частотакслебаний в переходных процессахпри управлении согласно предлагаемомуспособу равна собственной частоте колебаний пьезопривода.Устройство (фиг. 2) для управленияпьезодвигателем содержит блок 1 задания, первый сумматор 2, блок 3 эа"держки, второй сумматор 4, аналогоцифровой преобразователь 5, первыйрегистр 6, третий сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь 8, усилитель 9, пьеэодвигатель 10, исполнительный орган 11, датчик 12 положения, второй регистр 13, генератор 14импульсов,Устройство работает следующим образом.На вход устройства поступает скачксобраэный задающий сигнал, Сигнал задания с блока 1 задания алгебраически суммируется первым аналоговым сумматором 2 с сигналом датчика 12 псложения исполнительного органа 11. Сгнал ошибки системы с выхода первого аналогового сумматора задерживается блоком 3 задержки аналогового сигнала на время, равное половине периода частоты собственных колебаний пьезопривода, а затем суммируется вторым аналоговым сумматором 4 с величиной текущего измеренного сигнала ошибки. Полученная сумма сигналсв с помощью аналого-цифрового пре 13978 обраэователя 5 преобразуется в цифровой код и поступает на вход первого цифрового регистра 6, Генератор 14 импульсов формирует импульсы, следующие с удвоенной частотой собственных5 колебаний пьезопривода. В момент прихода импульса от генератора 14 на управляющие входы цифровых регистров 6 и 13 осуществляется передача кода с входов цифровых регистров 6 и 13 на их выходы и последующее удержание этих кодов до момента прихода следующего по времени импульса. Цифровые коды, поступающие на входы цифро вого сумматора 7, суммируются им и их сумма поступает на вход цифроаналогового преобразователя 8, формирующего управляющий сигнал пьеэопривода, преобразуемый с помощью усилителя 9 в управляющее напряжение пьезодвигателя 10. Пьезодвигатель 10 изменяет свои геометрические размеры и перемещает исполнительный орган 11. Скачкообразное изменение управляющего напряжения на выходе усилителя 9 вызывает колебательный процесс перемещения исполнительного органа 11, который прекращается с приходом второго скачко,образного изменения управляющего напряжения спустя время, равное половине периода частоты собственных колебаний пьезопривода. Таким образом, формирование управляющего воздействия в дискретные моменты времени с интервалом, равным половине периода собственных колеба 724ний пьезодвигателя, путем суммирования управляющего воздействия и величины рассогласования, соответствующих предыдущему моменту времени, и величины рассогласования, соответствующей текущему моменту времени, поэвопяет обеспечить высокую динамическую точность позиционирования с учетом распределенности параметров пьеэодвигателя и обеспечить окончание переходных процессов позиционирования за время, равное периоду собственной частоты его колебаний.Формула иэобретенияСпособ управления пьезодвигателем,заключающийся в том, что измеряют действительное положение выходной координаты пьеэопривода, определяют рассогласование между заданным и действительным положением выходной координаты, формируют управляющее воздействие на пьеэодвигатель в зависимостиот рассогласования, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения динамической точности позиционирования, управляющее воздействие напьезодвигатель формируют в дискретные моменты времени с интервалом, равным половине периода собственных колебаний пьезодвигателя, как сумму управляющего воздействия и величины рассогласования, соответствующих предыдущему моменту времени, и величинырассогласования, соответствующей текудему моменту времени,1397872Составитель С.ИсаковРедактор С.Пекарь Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска Заказ 2267/45 Тираж 866 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская чаб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4