杨晓京，彭芸浩，李　尧

(昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650500)



压电微位移台的动态迟滞建模及实验验证

杨晓京*，彭芸浩，李尧

(昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650500)

为了提高压电微位移平台快速定位的精确度，建立了一种表征压电微位移平台驱动电压与输出位移关系的定位模型。考虑压电工作台在快速、大行程精确定位过程中会受压电陶瓷迟滞特性及本身动态特性的影响，本文采用Bouc-Wen模型描述压电陶瓷迟滞特性，并结合压电工作台的动态特性进行共同建模，使模型同时体现压电工作台的动态特性与迟滞特性。为了验证模型的正确性，搭建了基于压电微位移平台和相关驱动器的实验设备对模型进行了实验验证，并进行了测控程序的二次开发。研究结果表明，与单纯的Bouc-Wen模型相比，提出模型在最大位移输出为40 μm，输入电压频率为40 Hz时的最大误差由3.04 μm下降到了0.67 μm，此时最大相对误差为1.68%。得到的结果验证了提出的模型可较好地模拟压电工作台的迟滞特性与动态特性，大大提高压电微位移平台在快速、大行程定位中的精确度。

压电微位移台；动态特性；迟滞特性；Bouc-Wen模型；运动定位

1　引　言

压电微位移平台是基于柔性铰链机构，由压电陶瓷提供驱动力的微位移精密机构。具有分辨率高、无摩擦、响应快和无噪音等优点，被广泛应用于超精密加工制造、微纳定位、生物工程、微机电系统等领域[1]。但是，压电陶瓷驱动器的输入电压与输出位移之间存在的迟滞非线性，压电陶瓷驱动器本身具有的蠕变性以及压电工作台的动态特性，都会对压电工作台的定位准确度造成影响，使其定位精度降低[2]。……