РУАЭСТ (RUAEST)
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ УСИЛИВАЮЩЕГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АКТЮАТОРА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
Актуальность и цели. Объектом исследования является система управления прецизионным изгибно-натяжным (усиливающим) пьезоэлектрическим актюатором, состоящим из четырех пьезопакетов, размещенных на основании с упорами и установленных в охватывающий их упругий корпус. Предметом исследования являются методы компенсации гистерезиса и совершенствования конструктивных элементов, повышающие линейность, точность, диапазон его рабочего перемещения. Цель исследования – разработка системы управления изгибно-натяжным пьезоэлектрическим актюатором с замкнутой и разомкнутой цепью обратной связи для многофункционального тестового оборудования, обеспечивающего перемещение объекта по одной координате с нанометровым разрешением Материалы и методы. Повышение точности позиционирования системы управления с разомкнутой цепью обратной связи и компенсация гистерезиса пьезоэлементов выполнены с помощью математической модели Прейсака, а с замкнутой цепью обратной связи – с помощью схемы с пленочными тензорезистивными датчиками изгибной деформации упругой рамки; исследование процессов деформирования изгибных элементов упругой рамки выполнены методом конечных элементов. Результаты. Разработаны две системы управления для прецизионного позиционирования на основе усиливающего пьезоэлектрического актюатора, применяемые в многофункциональном тестовом оборудовании. Разработана компьютерная модель упругой рамки усиливающего пьезоактюатора, проведено ее исследование, введены изгибные элементы в виде вырезов и оптимизированы их размеры для получения максимальной точности при максимальном диапазоне перемещения. Выводы. Разработанная система позиционирования с разомкнутой цепью обратной связи, использующая математическую модели Прейсака, имеет простую схему управления, обеспечивающую диапазон перемещения 200 мкм и точность позиционирования ±2,5 мкм. Система позиционирования с пленочными тензорезистивными датчиками изгибной деформации упругой рамки обеспечивает диапазон перемещения 104 мкм и точность позиционирования 12 нм.