實驗名稱：二維壓電平臺補償控制與實驗研究

　　研究方向：對研制的二維壓電平臺進行補償控制與實驗測試，首先通過電壓位移特性測試、分辨力測試等開環(huán)實驗來獲得研制的二維壓電平臺的開環(huán)輸出特性，檢驗其是否能實現(xiàn)快速響應(yīng)、正負位移輸出、高分辨力等設(shè)計目標；之后根據(jù)提出的遲滯動力學復合模型設(shè)計前饋控制器并通過實驗驗證前饋控制器對遲滯的補償能力，再結(jié)合PID控制設(shè)計閉環(huán)控制系統(tǒng)，進行階躍響應(yīng)能力、定位能力、軌跡跟蹤能力等閉環(huán)實驗來檢驗二維壓電平臺系統(tǒng)是否實現(xiàn)了高定位精度的設(shè)計目標。最后以微納刻劃為例，展示二維壓電平臺的應(yīng)用潛力。

　　實驗目的：驗證理論模型和有限元仿真分析的合理性，獲取設(shè)計樣機的基本輸出性能。

　　測試設(shè)備：ATA-4052高壓功率放大器、信號處理器、電容位移傳感器、上下位機及A/D與D/A板卡等。

　　實驗過程：

圖1：樣機實驗系統(tǒng)

　　建立了如圖1所示的實驗系統(tǒng)。該實驗系統(tǒng)包含上下位機及A/D與D/A板卡，ATA-4052高壓功率放大器，樣機，電容位移傳感器及其控制盒。所用電容位移傳感器，其量程分別為-25μm~25μm和-100μm~100μm，其靜態(tài)直線位移分辨率皆<0.001%，動態(tài)直線位移分辨率<0.002%。系統(tǒng)中利用上位機中的軟件產(chǎn)生用于驅(qū)動壓電致動器的激勵信號，利用PCI-1721板卡D/A轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)ATA-4052高壓功率放大器進行放大后施加到壓電陶瓷上。壓電平臺產(chǎn)生的位移通過電容位移傳感器測量、信號處理器處理后被PCI-1716板卡采集進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)通過上位機中的軟件進行存儲。

　　實驗結(jié)果：

　　進行二維壓電平臺性能實驗，分別做位移輸出特性、位移分辨力、負載能力、二維壓電平臺諧振頻率等測試，實驗結(jié)果驗證了二維壓電平臺正負位移輸出輸出能力、高分辨力、一定的負載能力以及高諧振頻率。

　　?功率放大器推薦：ATA-4052C

圖：ATA-4052C高壓功率放大器指標參數(shù)

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