CN105703660B - 一种自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法：驱动第一双压电体串两自由端作周期性相向运动，同时驱动第二双压电体串的两个压电体作前进方向的推挽运动，第一双压电体串至少作半个周期相向运动并停在两压电体未伸长也未缩短的中间态；驱动第一、二双压电体串的各两压电体同时作后退方向的推挽运动，至第二双压电体串的两压电体停在中间态；驱动第二双压电体两自由端作周期性相向运动，同时驱动第一双压电体串的两压电体作前进方向的推挽运动至其两个压电体都处于中间态，第二双压电体串至少作半个周期相向运动并停在中间态。该结构充分利用压电材料，推力大，刚性强，对称性高，工作温区大，可方便植入低温强磁场极端条件。
Description
技术领域
本发明涉及专利“摩擦力自配合的高对称四摩擦力压电马达”的驱动方法，特别涉及一种利用相向摩擦减阻力型驱动方法，属于压电定位器技术领域。
背景技术
压电材料具有电致伸缩效应，在施加少量电压后可产生纳米级别的稳定形变。压电马达则是通过特殊的结构设计将压电材料纳米级别的形变累积起来从而达到宏观尺度的位移量。压电马达因其行程大、精度高、结构紧凑的优势，被广泛的应用于各种需要精确定位的领域，如光学调焦，微机电产品加工等。压电马达特别适用于各种极端条件下的扫描探针显微镜，也是扫描探针显微镜的核心部件之一。
压电马达在实际应用中要增强自身的优势，则需要保证高精度、高刚性的同时能够缩小马达结构并提升自身推力。然而同时实现这些指标是有难度的：结构太小会限制推力，推力过大会带来精度的降低，小结构也会影响系统的刚性等。如何将优势统一在一起就是现在压电马达的技术难点和改进方向。
我们已于2011年提出并实现了一种摩擦力自配合的高对称四摩擦力压电马达，简称自配合高对称四摩擦力压电马达，详见中国发明专利授权公告号：CN103187900B，其结构是：四压电体中的两个压电体按形变方向串联的方式各以一端固定于所述中心体，构成第一双压电体串，另两个压电体也按形变方向串联的方式各以一端固定于该中心体，构成第二双压电体串，所述第一和第二双压电体串的压电形变方向平行，设置与四压电体在其形变方向上为滑动配合的导轨，在垂直于四压电体形变方向上设置将导轨与四压电体自由端相压的正压力，这四个正压力对导轨产生的最大静摩擦力是等值的。工作时，分处于第一和第二双压电体串且处于中心体同一侧的两个压电体同步收缩，同时，分处中心体另一侧的两个压电体也同步伸长；这一步之后，所述四压电体的自由端相对于导轨没有移动，但中心体相对于导轨前进了一步。接着，处于收缩状态的两个压电体分先后伸长；由于是分先后伸长，所以各个压电体伸长时，其自由端的摩擦力与其余三个自由端摩擦力方向相反且不能撼动其余三个自由端摩擦力的总和；这一步之后，上步中处于收缩的压电体的自由端相对于导轨前进了一步。随后，上步中处于伸长的压电体分先后收缩；同理，这一步之后，上步中处于伸长的压电体的自由端相对于导轨前进了一步。该专利提出的驱动方法中，推力来自余下三个压电体自由端的握持力，阻力约为推力的1/3，产生的推力不足；同时，克服静摩擦力发生相对导轨滑动的压电体材料仅为总压电材料的1/4，限制了夹持第一、二双压电体串的正向压力。
为了增大推力，我们于2014年提出并实现了一种利用相向摩擦力压制成的叠堆压电马达，详见美国《科学仪器评论》(Review of Scientific Instrument)2014年85期第056108页以及专利公开号为CN104953889A的已公开发明专利，其技术特征是：包括平行双轨体、垫片，两左、两右、一中共五个压电体，两左压电体把中压电体左端夹在中间，两右压电体把中压电体右端夹在中间，四个左右压电体两端的外侧固定有外垫片，构成双端三叠堆；该双端三叠堆通过其外垫片被平行双轨体弹性地夹持于其双轨之间。工作时，两左压电体静止(总摩擦力是大的)而两右压电体进行伸缩振动(从而总摩擦力减少)，同时中压电体伸长，这样，两个右压电体的外垫片就会在平行双轨体上沿该伸长的方向滑动。接着，让所述两个左压电体做伸缩振动(从而总摩擦力减少)而两个右压电体静止(总摩擦力是大的)，同时中压电体收缩，这样，两个左压电体的外垫片就会在平行双轨体上沿该收缩的方向滑动。由于两右压电体的相向运动大幅减小对中压电体伸长运动的阻碍，阻力与推力的比降至1/12(详见《美国仪器评论》2014年85期第056108页)，从而增加了马达推力。然而该结构也有缺点：五个压电体，结构相对复杂；中压电体只有部分压电体参与推进；两右压电体克服静摩擦力发生相对导轨滑动的压电体仅为总压电材料的1/6，限制了夹持第一、二压电体串的正向压力。
本发明提出一种针对专利“摩擦力自配合的高对称四摩擦力压电马达”的相向摩擦驱动方法，既保留了专利“摩擦力自配合的高对称四摩擦力压电马达”的结构优势，又结合了相向摩擦减阻力的原理，从而大幅增大马达推力和压电材料的利用率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术“摩擦力自配合的高对称四摩擦力压电马达”压电材料利用效率低，摩擦力配合复杂且困难的问题，提出一种相向摩擦驱动方法。
本发明实现上述目的的技术方案是：
本发明利用一种自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法，其特征是按如下时序分别控制摩擦力自配合对称四摩擦力压电马达的四压电体，完成一个步进周期：
(a)在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于伸长状态L和缩短状态S，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(b)第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M；
(c)在第一双压电体串的两压电体1和2上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2分别处于缩短状态S和伸长状态L，同时在第二双压电体串的两压电体3和4上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M；
(d)在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第二双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加前进方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M，且在该推挽形变完成时，第二双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(e)第二双压电体串停止形变，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。
本发明实现上述目的的技术方案也可以是：
本发明利用一种自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法，其特征是按如下时序分别控制摩擦力自配合对称四摩擦力压电马达的四压电体，完成一个步进周期：
(a)在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于伸长状态L和缩短状态S，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(b)第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M：
(c)在第一双压电体串的两压电体1和2上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2分别处于缩短状态S和伸长状态L，同时在第二双压电体串的两压电体3和4上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M；
(d)在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第二双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加前进方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2分别处于伸长状态L和缩短状态S，且在该推挽形变完成时，第二双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(e)第二双压电体串停止形变，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。
(f)在第一双压电体串的两压电体1和2上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M，同时在第二双压电体串的两压电体3和4上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于缩短状态S和伸长状态L；
(g)在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于伸长状态L和缩短状态S，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动。
本发明利用自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法的工作原理是(每个周期步进幅度小的情况)：
工作时，先让所述第一双压电体串的两个压电体1和2以较高的频率ω1做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)，同时让第二双压电体串的两个压电体3和4在压电马达前进方向上做推挽运动，使得压电体3和4分别处于拉伸状态L和缩短状态S。接着，第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2处于既不伸长也未缩短的中间态M。这将导致第一压电体串相对于平行双滑轨被拉前进一段距离Ds，这是因为第二压电体串的两个自由端相对平行双滑轨静止导致最大静摩擦力fstill大于第一双压电体串的两个压电体1和2在平行双滑轨上作同步反向运动的被抵消了的动摩擦力fvib。然后，对第一双压电体串的两个压电体1和2施加后退方向上的推挽形变信号，同时对第二双压电体串的两个压电体3和4也施加后退方向上的推挽形变信号。在此步骤中第一双压电体串与第二双压电体串都没有发生整体位移，此时整个压电马达不受外力且不发生位移，只是中心体随着推挽形变的发生回到了初始的位置。接着，让所述第二双压电体串的两个压电体3和4以较高的频率ω2做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)。第二双压电体串停止形变，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。这将导致第二双压电体串相对于平行双滑轨被拉前进一段距离Ds。至此，所述压电马达的两个双压电体串相对于平行双滑轨都在前进方向上移动了一段距离Ds。如此重复这个过程可以实现压电马达一步步地往前移动。类似地原理也能让马达反向步进，因为此处的“前进”方向并没有什么特殊性。
当然，我们可以让上述的ω1与ω2相等，不影响最终的马达步进过程。
重点地，所述技术方案要求当一个双压电体串在做同步的反向的周期性伸缩振动时，另一个双压电体串做推挽形变运动的速率不能大于该速率。也即在一个双压电体串完成某一方向的推挽形变时，周期性形变着的那个双压电体串至少完成了超过半个周期的形变，否则马达行走不顺，甚至不走。这是因为：假设第一双压电体串在做伸缩振动但伸缩的速率低至与第二双压电体串的推挽形变的速率差不多，则当第一双压电体串被第二双压电体串拉动时，第一双压电体串的两端有一端相对于平行双滑轨可能是静止的，受到的是静摩擦力。一般情况下，只有滑动动摩擦力的大小才是不依赖于运动方向和速度的常数，静摩擦力则不是常数，而是介于0到最大静摩擦力之间某个值，取决于运动倾向的大小。所以，只有当第二压电体的单向慢形变速率比第一压电体的伸缩振动速率更低时，才能确保在任何时候，第一压电体相向运动的两端受到的都是滑动摩擦力，且方向相反，能够很好地抵消。
本发明利用自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法的工作原理也可以是(每个周期步进幅度大的情况)：
前面三个步骤与上一个工作原理相同。先让所述第一双压电体串的两个压电体1和2以较高的频率ω1做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)，同时让第二双压电体串的两个压电体3和4在压电马达前进方向上做推挽运动，使得压电体3和4分别处于拉伸状态L和缩短状态S。接着，第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2处于既不伸长也未缩短的中间态M。这将导致第一双压电体串相对平行双滑轨被拉前进一段距离。然后，对第一双压电体串的两个压电体1和2施加后退方向上的推挽形变信号，同时对第二双压电体串的两个压电体3和4也施加后退方向上的推挽形变信号。由此，中心体随着推挽形变的发生回到了初始的位置。接着，让所述第二双压电体串的两个压电体3和4以较高的频率ω2做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)。当第一双压电体串的压电体1和2在马达前进方向上做推挽运动直至第一双压电体串的两个压电体1和2分别处于伸长状态L和缩短状态S时。所述第二双压电体串停止伸缩振动，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。这将导致第二双压电体串相对平行双滑轨被拉前进一段距离。随后，在第一双压电体串的两压电体1和2上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M，同时在第二双压电体串的两压电体3和4上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于缩短状态S和伸长状态L。在此步骤中第一双压电体串与第二双压电体串也都没有发生形变位移，此时整个压电马达不受外力且不发生位移，只是中心体随着推挽形变的发生回到了上一步骤的位置。接着，在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于伸长状态L和缩短状态S。这将导致第一双压电体串相对平行双滑轨被拉前进一段距离。至此，压电马达的两个双压电体串都相对于平行双滑轨都在前进方向上移动了一段距离Ds。如此重复这个过程可以实现压电马达一步步地往前移动。类似地原理也能让马达反向步进，因为此处的“前进”方向并没有什么特殊性。
在此述技术方案中，仍然要求当一个双压电体串在做同步的反向的周期性伸缩振动时，另一个双压电体串做推挽形变运动的速率不能大于该速率。理由与上一技术方案相同。
与上一技术方案相比，在此技术方案中，所述第一双压电体串中的压电体1和2与第二双压电体串中的压电体3和4不会同时回到未伸长也未缩短的中间态M。也因此，在完成一个步进周期时，所述第二种技术方案的步进幅度要更大一些。
根据上述原理，本发明具有如下优秀性能(所以实现了本发明的目的)：
(1)、推力大：本发明的压电体可以用压电片叠堆做成，敦厚结实，且总的压电材料密度高，单位空间尺度的总输出力大。其中一个双压电体串两端的相向运动使另一个双压电体串做伸缩运动时受到的阻力降低到静摩擦力的1/12，在总推力不变的情况下，抵消阻力后剩余的有效推力大大增加了。
(2)、压电材料的使用效率高：压电马达的四个压电体都参与了推进形变，充分利用了压电材料。两个双压电体串可以各由一个完整的压电叠堆组成，此种结构应该是相向摩擦减阻力原理方法得以实现的最简单结构。
(3)、行程大：行程仅受导轨长度的限制。
(4)、对称性高，刚性强：由于四个压电体为完全相同的，且以中心对称的方式排列在中心体两侧，所以整个马达相对于中心体是三维镜面对称的。这使得本发明的热漂移非常小，而抗干扰能力得到提高。
(5)、可靠性高：由于对称性四个压电体端点的摩擦力自动处于最佳配合；
(6)、工作温区大：本发明中四个电体和中心体以及平行双轨体之间依靠弹力等长作用范围力夹持，即使环境温度变化很大也不会发生因正压力变化而导致步进器不行走的状况。非常适合于在低温强磁场等极端条件中应用。
附图说明
图1是本发明利用相向摩擦减阻力的小步进幅度的驱动步骤示意图。
图2是本发明利用相向摩擦减阻力的大步进幅度的驱动步骤示意图。
图中标号：：1四个相同的压电体之一、2四个相同的压电体之二、3四个相同的压电体之三、4四个相同的压电体之四、5a平行双滑轨之一、5b平行双滑轨之二、6a夹持弹簧片之一、6b夹持弹簧片之二、7a中心体、7b垫片之一、7c垫片之二。
以下通过具体实施方式和结构附图对本发明作进一步的描述。
具体实施方式
实施例1；利用相向摩擦减阻力的小步进幅度的驱动方法
参见附图1，先让所述第一双压电体串的两个压电体1和2以较高的频率ω1做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)，同时让第二双压电体串的两个压电体3和4在压电马达前进方向上做推挽运动，使得压电体3和4分别处于拉伸状态L和缩短状态S。接着，第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2处于既不伸长也未缩短的中间态M。这将导致第一压电体串相对于平行双滑轨5a和5b被拉前进一段距离Ds，这是因为第二压电体串的两个自由端相对平行双滑轨5a和5b静止导致最大静摩擦力fstill大于第一双压电体串的两个压电体1和2在平行双滑轨5a和5b上作同步反向运动的被抵消了的动摩擦力fvib。然后，对第一双压电体串的两个压电体1和2施加后退方向上的推挽形变信号，同时对第二双压电体串的两个压电体3和4也施加后退方向上的推挽形变信号。在此步骤中第一双压电体串与第二双压电体串都没有发生整体位移，此时整个压电马达不受外力且不发生位移，只是中心体7a随着推挽形变的发生回到了初始的位置。接着，让所述第二双压电体串的两个压电体3和4以较高的频率ω2做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)。第二双压电体串停止形变，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。这将导致第二双压电体串相对于平行双滑轨5a和5b被拉前进一段距离Ds。至此，所述压电马达的两个双压电体串相对于平行双滑轨5a和5b都在前进方向上移动了一段距离Ds。如此重复这个过程可以实现压电马达一步步地往前移动。类似地原理也能让马达反向步进，因为此处的“前进”方向并没有什么特殊性。需要注意的是，在一个双压电体串完成某一方向的推挽形变时，周期性形变着的那个双压电体串至少要完成了超过半个周期的形变，否则马达行走不顺，甚至不走。
实施例2：利用相向摩擦减阻力的大步进幅度的驱动方法
参见附图2，前面三个步骤与上一个工作原理相同。先让所述第一双压电体串的两个压电体1和2以较高的频率ω1做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)，同时让第二双压电体串的两个压电体3和4在压电马达前进方向上做推挽运动，使得压电体3和4分别处于拉伸状态L和缩短状态S。接着，第一双压电体串停止形变，且其两个压电体1和2处于既不伸长也未缩短的中间态M。这将导致第一双压电体串相对平行双滑轨5a和5b被拉前进一段距离。然后，对第一双压电体串的两个压电体1和2施加后退方向上的推挽形变信号，同时对第二双压电体串的两个压电体3和4也施加后退方向上的推挽形变信号。由此，中心体7a随着推挽形变的发生回到了初始的位置。接着，让所述第二双压电体串的两个压电体3和4以较高的频率ω2做同步的反向的周期性形变(伸缩振动)。当第一双压电体串的压电体1和2在马达前进方向上做推挽运动直至第一双压电体串的两个压电体1和2分别处于伸长状态L和缩短状态S时。所述第二双压电体串停止伸缩振动，且其两个压电体3和4都处于未伸长也未缩短的中间态M。这将导致第二双压电体串相对平行双滑轨5a和5b被拉前进一段距离。随后，在第一双压电体串的两压电体1和2上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体1和2都处于未伸长也未缩短的中间态M，同时在第二双压电体串的两压电体3和4上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于缩短状态S和伸长状态L。在此步骤中第一双压电体串与第二双压电体串也都没有发生形变位移，此时整个压电马达不受外力且不发生位移，只是中心体随着推挽形变的发生回到了上一步骤的位置。接着，在第一双压电体串的两个压电体1和2上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动。同时在第二双压电体串的两个压电体3和4上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体3和4分别处于伸长状态L和缩短状态S。这将导致第一双压电体串相对平行双滑轨5a和5b被拉前进一段距离。至此，压电马达的两个双压电体串都相对于平行双滑轨5a和5b都在前进方向上移动了一段距离Ds。如此重复这个过程可以实现压电马达一步步地往前移动。类似地原理也能让马达反向步进，因为此处的“前进”方向并没有什么特殊性。
实施例3：驱动频率恒定的情况
在上述实施例1和2中，让驱动频率ω1和ω2相等，为唯一恒定值。如此，驱动信号更简单，更稳定。
Claims (2)
1.一种自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法，包括四个相同的压电体、中心体、导轨，所述四压电体中的两个压电体按形变方向串联的方式各以一端固定于所述中心体，构成第一双压电体串，另两个压电体也按形变方向串联的方式各以一端固定于该中心体，构成第二双压电体串，所述第一双压电体串的压电形变方向平行于第二双压电体串的压电形变方向，设置与四压电体在其形变方向上为滑动配合的导轨，在垂直于四压电体形变方向上设置将导轨与四压电体自由端相压的正压力，这四个正压力对导轨产生的最大静摩擦力是等值的，其特征是按如下时序分别控制所述的四压电体，完成一个步进周期：
(a)在第一双压电体串的两个压电体(1和2)上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体(3和4)上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)分别处于伸长状态(L)和缩短状态(S)，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(b)第一双压电体串停止形变，且其两个压电体(1和2)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)；
(c)在第一双压电体串的两压电体(1和2)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体(1和2)分别处于缩短状态(S)和伸长状态(L)，同时在第二双压电体串的两压电体(3和4)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)；
(d)在第二双压电体串的两个压电体(3和4)上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第二双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第一双压电体串的两个压电体(1和2)上施加前进方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体(1和2)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)，且在该推挽形变完成时，第二双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(e)第二双压电体串停止形变，且其两个压电体(3和4)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)。
2.一种自配合高对称四摩擦力压电马达的相向摩擦驱动方法，包括四个相同的压电体、中心体、导轨，所述四压电体中的两个压电体按形变方向串联的方式各以一端固定于所述中心体，构成第一双压电体串，另两个压电体也按形变方向串联的方式各以一端固定于该中心体，构成第二双压电体串，所述第一双压电体串的压电形变方向平行于第二双压电体串的压电形变方向，设置与四压电体在其形变方向上为滑动配合的导轨，在垂直于四压电体形变方向上设置将导轨与四压电体自由端相压的正压力，这四个正压力对导轨产生的最大静摩擦力是等值的，其特征是按如下时序分别控制所述的四压电体，完成一个步进周期：
(a)在第一双压电体串的两个压电体(1和2)上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体(3和4)上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)分别处于伸长状态(L)和缩短状态(S)，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(b)第一双压电体串停止形变，且其两个压电体(1和2)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)；
(c)在第一双压电体串的两压电体(1和2)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体(1和2)分别处于缩短状态(S)和伸长状态(L)，同时在第二双压电体串的两压电体(3和4)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)；
(d)在第二双压电体串的两个压电体(3和4)上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第二双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第一双压电体串的两个压电体(1和2)上施加前进方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体(1和2)分别处于伸长状态(L)和缩短状态(S)，且在该推挽形变完成时，第二双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动；
(e)第二双压电体串停止形变，且其两个压电体(3和4)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)；
(f)在第一双压电体串的两压电体(1和2)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第一双压电体串的两个压电体(1和2)都处于未伸长也未缩短的中间态(M)，同时在第二双压电体串的两压电体(3和4)上施加后退方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)分别处于缩短状态(S)和伸长状态(L)；
(g)在第一双压电体串的两个压电体(1和2)上施加同步的周期性的反向形变信号，形成第一双压电体串两自由端的周期性相向运动；同时在第二双压电体串的两个压电体(3和4)上施加前进方向的推挽形变信号，直至第二双压电体串的两个压电体(3和4)分别处于伸长状态(L)和缩短状态(S)，且在该推挽形变完成时，第一双压电体串的两自由端至少完成了半个周期的相向运动。
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