非對稱慣性壓電驅動器工作機理與關鍵技術研究

《非對稱慣性壓電驅動器工作機理與關鍵技術研究》是依託浙江師範大學，由程光明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非對稱慣性壓電驅動器工作機理與關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：程光明
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

提出採用機械結構控制方式的新的慣性壓電驅動器研究思路。這種方式擬通過特殊設計的非對稱機械機構，在對稱的電信號激勵下產生慣性衝擊力差，驅動慣性壓電驅動器運動。主要研究內容：①通過理論分析、仿真計算，探討非對稱機械結構產生不同的慣性衝擊力的作用機理，以及影響慣性衝擊力差的主要因素。②進行壓電振子產生慣性衝擊力運動參數、動力參數的定量測試分析、研究。③設計可以產生慣性衝擊力差壓電元件結構，研製採用機械結構控制方式的慣性壓電驅動器樣機，並進行實驗研究，確認機械結構控制方式可行性。④以電控方式、摩擦力控制方式以及本項目提出的機械結構控制方式為對象，分別研究各自的主要特點，產生慣性衝擊力差的性能，進一步研製組合三種控制方式優點的慣性壓電驅動器樣機，進行工作性能的實驗研究。同時進行相關電路、測試技術、測試方法的研究等，為新型慣性壓電驅動機構的研究提供依據。

結題摘要

本項目以慣性壓電驅動器為研究對象，採用機械結構控制方式，通過驅動器非對稱機械結構的設計，產生不同慣性衝擊力，驅動慣性壓電驅動器形成有效的定向運動。這種慣性壓電驅動器因為需要通過機械結構的有效設計，形成慣性衝擊力差，所以項目工作將從作用機理方面探討非對稱機械結構形成不同慣性衝力的原因，並通過設計、研製、試驗和測試研究證明其作用機理，掌握了解非對稱結構產生不等慣性衝擊力的影響因素、工作性能，為套用非對稱結構研製新型慣性壓電驅動器建立基礎依據。研究工作主要內容：（1）非對稱慣性壓電元件性能研究。探討了多種非對稱壓電元件結構形式，運用理論分析和實驗測試的方法，證實提出的非對稱慣性壓電驅動元件，可以產生非對稱的驅動能力。（2）提出了非對稱單擺系統，並進行了非對稱單擺系統特性的初步理論分析和實驗研究。建立了非對稱單擺系統動力學方程。對非對稱單擺的邊界條件、能量特性、周期特性和受力特性進行了理論分析，並根據其運動原理和結構特徵設計製作了實物模型。證明中心線兩側的擺長差異引起了單擺的運動不對稱性，最終使其在能量、受力和半周期運動時間上分別表現出了不對稱的特點。（3）非對稱慣性壓電驅動機構研究。設計研製了非對稱慣性壓電移動和旋轉驅動器以及摩擦力可調式非對稱慣性壓電旋轉驅動器樣機，並分別進行了實驗研究。提出採用壓電式加速度感測器測試了壓電雙晶片振子的加速度，結合測量的壓電雙晶片振子的慣性質量，計算得到驅動器的慣性驅動力數值的測試方法。並通過試驗證實該方法的可行性等。項目工作對於慣性壓電驅動器的研究具有較好的借鑑意義。 項目研究工作期間，已公開發表論文18篇，其中SCI、EI收錄論文15篇，申報專利9項，培養碩士生7人（畢業6人）。