压电致动器开关电荷泵驱动方式研究

项目名称： 压电致动器开关电荷泵驱动方式研究

项目编号： No.51175488

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 机械工程学科

项目作者： 冯志华

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 压电陶瓷驱动器具有体积小、位移分辨率高、频响宽、承载力大等特点而被广泛应用于精密定位技术中。然而，一般电压源驱动下的压电陶瓷固有的迟滞，蠕变特性，限制了定位系统动态范围、频宽、精度等性能的进一步的提高。我们提出的开关电容电荷泵压电陶瓷驱动方式，通过量化的电荷包，使致动器以固定的步长伸长或者缩短，实现了在开环控制下压电元件位移的线性输出，以及极低的驱动噪声。这种方式还将具有动态响应特性好、接近直流的低频特性、分辨率极高等优点。本项目研究开关电荷泵驱动方式的若干性能；压电元件在开关电容式电荷泵驱动下的迟滞和蠕变特性，建立合适的数学模型，进一步提高驱动性能；电荷泵控制特性的建模，提高系统整体动态特性的措施；与一般电压源驱动、电荷源驱动方式的比较研究；探讨电荷泵驱动在大动态范围、宽带宽下的若干实际应用等。成果有望用来简化某些精密驱动系统的结构，提高其技术指标，降低成本等。

中文关键词： 压电陶瓷；电荷泵；致动器；迟滞；探针扫描

英文摘要：

英文关键词： piezoelectric ceramic；charge pump；actuator；hysteresis；scanning probe microscopy