双模态超声波电机抗慢速爬行驱动模式研究

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1、万方数据第25卷第2期2011年2月电子测量与仪器学报JoURNALoFELECTRoNlCMEASUREMENTANDiNsTRUMENT场￡25No．2·141·DOI：lO．3724，SP．J．1187．2011．00141双模态超声波电机抗慢速爬行驱动模式研究木徐从裕(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，合肥230009)摘要：针对双模态超声波电机(bimodalultrasonicmotor,8USM)存在的慢速爬行问题，提出了一种基于小波驱动与预紧角控制相结合的BUSM驱动模式，从BUSM驱动机理的研究上解

2、决BUSM慢速爬行问题。理论分析和实验结果表明，小波驱动的引导波能够促使工作台静动摩擦系数的转换，并使工作台获得初始冲量，小波驱动的工作波所产生的乐电驱动力与初始冲量力同向控制时，工作台可以获得较为平滑的驱动，避免了慢速爬行现象；预紧角控制能够减小BUSM的驱动角，提高增摩区间的驱动力，减弱超声振动减摩效应。此外，通过预紧角控制可以将BUSM大行程范围内的正反驱动特性之间的误差减小到5％以内。关键词：超声波电机；慢速爬行；驱动模式；控制中图分类号：TM384文献标识码：A国家标准学科分类代码：470．4024Study

3、onanti-slowcrawlingactuationmodeofbimodalultrasonicmotorXUCongyu(Schoolofinstrumentscienceandopto—electronicengineering，HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009，China)Abstract：Consideringtheslowcrawlingproblemofbimodalultrasonicmotor(BUSM)，anovelactuationmodeofBU

4、SMcombinedwithwaveletdriveandpretensionanglecontrolthroughthefurtherstudyofBUSMdrivemechanismwaspresented．whichdemonstrateditsadvantagesinsolvingtheslowcrawlingproblem．Thetheoryanalysisandtestresultsshowedthattheguidewaveinwaveletdrivebenefitedtheconversionfroms

5、taticfrictioncoefficienttodynamicfrictioncoefficientofstageandmadethestageacquiredinitialmomentum，whenthepiezoelectricforceofBUSMproducedbyworkingwaveinwaveletdrivewascontrolledinphasewiththeforceofinitialmomentum，thebettersmoothingdriveofstagewasobtainedandthes

6、lowcrawlingphenomenonwasavoided．PretensionanglecontrolcoulddecreasethedrivingangleofBUSMonstage，bywhichthedrivingforceoffrictionenhancedareawasincreasedandthefrictionreductioneffectcausedbyultrasonicvibrationwasweakened．Besides，throughthepretensionanglecontrol，t

7、heerrorbetweenpositiveandnegativeactuationcharacteristicofBUSMinlargetravelrangecouldbedecreasedlessthan5％．Keywords：ultrasonicmotor；slowcrawling；actuationmode；control1引言随着现代科技的高速发展，制造技术的不断进步，特别是微细加工技术、半导体制造业等的发展，使得微结构的特征尺寸越来越小，精度要求也越来越高，对微细加工平台和测量平台的定位精度要求也提高到了纳

8、米量级。目前小型化且具有纳米级定位精度的大行程驱动系统的研究，已成为世界各主本文于2010年12月收到。·基金项目：安徽省自然科学基金(编号：11040606M113)资助项目。要国家研究的重点【1】。目前大行程纳米定位系统的发展方向主要集中在两个方面：1)宏，微驱动系统的研究宏／微驱动系统采用的是两级驱动系统，第一级宏驱动实现大