Бобцов А.А. и др. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений

А.А. Бобцов, В.И. Бойков, С.В. Быстров, В.В. Григорьев, П.В. Карев. — Учебное пособие. – СПб: Университет ИТМО, 2017. – 134 с.Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с разработкой, исследованием и применением исполнительных пьезоэлектрических преобразователей. В первом разделе дается историческая справка внедрения пьезоэлектрического эффекта в технические системы. Раскрывается физическая природа прямого и обратного пьезоэффектов, предлагается подход к их математическому описанию. Второй раздел пособия посвящен материальной базе пьезоэлектрических исполнительных устройств: от современной пьезокерамики до законченного в своем конструктивном исполнении пьезодвигателя. В третьем разделе рассматривается подход к составлению модели пьезодвигателя на примере многослойного пьезоактюатора с нагрузкой, рассматриваются проблемы, связанные с нелинейностью статических характеристик пьезоактюаторов, называются причины их по-явления, даются рекомендации по их учету при моделировании. Четвертый раз-дел содержит рекомендации по структуре и составу функциональных схем цифровых пьезоприводов, рассматриваются часто встречающиеся варианты с регулированием по выходу и подчиненным регулированием. В качестве примеров при-водятся системы и приводы, разработанные авторами в последние годы.
Учебное пособие адресовано магистрантам, обучающимся по следующим направлениям подготовки: 27.04.03 «Системный анализ и управление» и 27.04.04 «Управление в технических системах».Содержание
Введение
Пьезопреобразователи, тенденции развития, принцип действия
Тенденции развития и использования пьезоэлектрических исполнительных устройств
История открытия пьезоэффекта
Явление пьезоэлектрического эффекта
Материально-техническая база пьезоэлектрических исполнительных устройств
Пьезоэлектрические материалы
Пьезоэлектрики – монокристаллы
Поликристаллические пьезоэлектрики
Пьезоэлементы
Пьезокерамические актюаторы
Пакетная конструкция
Биморфная конструкция
Пьезоэлектрические двигатели. Особенности конструкций
Резонансный (ультразвуковой) пьезоэлектрический двигатель (РПД)
Силовые двигатели с ограниченным диапазоном угловых и линейных перемещений
Шаговые двигатели
Математическое описание пьезоэлектрических исполнительных устройств
Математическая модель многослойного тонкопленочного актюатора
Гистерезис, последействие и ползучесть пьезоэлектрических исполнительных устройств
Учет влияния гистерезиса и последействия (ползучести) при проектировании и моделировании пьезоэлектрических исполнительных устройств
Цифровой пьезоэлектрический привод
Пьезоэлектрический привод с регулированием по положению
Пьезоэлектрический привод с подчиненным регулированием
Особенности широтно-импульсного управления пьезоприводом
Импульсное управление пьезоактюатором
Моделирование пьезопривода с ШИМ
Управлением
Система управления многосегментным адаптивным зеркалом телескопа
Цифровой контрольно-измерительный стенд
Функциональная схема измерительного стенда
Принцип действия стенда
Структурная схема измерительной системы
Математическая модель процесса измерения
Литература
Приложения