双压电叠堆驱动执行器高频迟滞建模与分析

"该文档是关于双压电叠堆驱动执行器在率相关迟滞建模与分析的技术文档，由李宇阳等人撰写，并受到多项基金项目资助。文章主要探讨了一种采用两根不同尺寸压电叠堆的执行器设计，通过套筒连接，以及在不同频率下该执行器的迟滞特性。" 文章详细介绍了双压电叠堆驱动执行器的设计和工作原理。执行器由两根压电叠堆构成，它们的不同尺寸使得执行器能够获得更大的输出位移。中间的套筒连接结构旨在提高执行器的机械稳定性并优化其动态性能。压电叠堆是利用压电效应将电能转化为机械能的元件，常用于微纳米定位、精密驱动等领域。 为了描述执行器在不同频率下的迟滞现象，研究人员采用了非对称的Maxwell模型，该模型考虑了压电材料的非线性和历史依赖性。此外，他们还结合系统动力学方程和一阶惯性环节来构建执行器的数学模型，以更好地捕捉其动态行为。通过参数辨识，研究人员确定了模型中的关键参数，然后进行了模型仿真和实验验证。 实验结果显示，在140V的电压激励下，当频率从1Hz提升到600Hz时，输出位移从约37.1μm降至34.2μm，衰减仅为7.1%，这表明执行器在高频下仍能保持较高的位移输出，优于其他常见的位移放大机构。所建立的执行器率相关迟滞模型在600Hz内的幅值最大误差不超过1.71μm，显示出良好的模型精度。 此外，该研究也指出，由于压电材料的率相关迟滞特性，执行器的性能会随着激励频率的变化而变化，这是需要在设计和应用中考虑的关键因素。这种建模方法和分析对于理解和优化压电执行器的动态性能具有重要意义，特别是在高频操作环境下，为压电驱动系统的控制策略提供了理论依据。 这篇技术文档深入探讨了双压电叠堆驱动执行器的迟滞特性和频率响应，为压电执行器的设计、控制以及在高频率应用中的实际使用提供了宝贵的理论支持和实验数据。