RU2261520C1 - Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise - Google Patents
Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261520C1 RU2261520C1 RU2004113174/09A RU2004113174A RU2261520C1 RU 2261520 C1 RU2261520 C1 RU 2261520C1 RU 2004113174/09 A RU2004113174/09 A RU 2004113174/09A RU 2004113174 A RU2004113174 A RU 2004113174A RU 2261520 C1 RU2261520 C1 RU 2261520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoid
- input
- output
- signal
- noise
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматики, вычислительной техники и радиоэлектроники. Известны следующие устройства: "следящий привод" [а.с. 2015519 Следящий электропривод / Паромщик И.Е.], "привод перемещения", "следящий электропривод", "двухкоординатный следящий привод" [Пьезоэлектронника. /А.А.Ерофеев, А.Н.Проклин, В.Н.Уланов и др. - М.: Радио и связь, 1994, - 240 с.: ил]. Известный привод перемещения [а.с. 2015519 Следящий электропривод / Паромщик И.Е.] содержит последовательно включенный измеритель рассогласования, предварительный усилитель, первый выпрямитель, первый сумматор, широтно-импульсный модулятор, бесконтактный двигатель постоянного тока, редуктор, выход которого соединен с первым входом измерителя рассогласования, второй вход которого является исходом электропривода и соединен через первый дифференциатор с первым входом первого блока умножителя, второй вход которого соединен с выходом реле реверса и входом фазового управления бесконтактного двигателя постоянного тока, а выход - вторым входом первого сумматора, третий вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, выход предварительного усилителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен через первый усилитель с выходом второго блока умножения, а выход - с информационным входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, с входами первого блока сигнатуры и второго усилителя, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второго сумматора, а выход - с входом второго блока сигнатуры, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока сигнатуры, а выход - с входом первого релейного элемента, выход которого соединен со вторым входом второго блока умножения.The invention relates to the field of automation, computer engineering and electronics. The following devices are known: "servo drive" [a.s. 2015519 Tracking electric drive / Ferryman I.E.], "displacement drive", "tracking electric drive", "two-axis tracking drive" [Piezoelectronic. / A.A. Erofeev, A.N. Proklin, V.N. Ulanov et al. - M.: Radio and Communications, 1994, - 240 pp., Ill.]. Known drive movement [a.s. 2015519 Tracking electric drive / Ferryman I.E.] contains a mismatch meter, a preamplifier, a first rectifier, a first adder, a pulse-width modulator, a non-contact DC motor, a gearbox, the output of which is connected to the first input of the mismatch meter, the second input of which is the output of the electric drive and is connected through the first differentiator to the first input of the first block of the multiplier, the second input of which is connected to the output of the reverse relay and the phase control input contactless DC motor, and the output is the second input of the first adder, the third input of which is connected to the output of the second rectifier, the output of the pre-amplifier is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected through the first amplifier to the output of the second multiplication unit, and the output to the information the input of the first integrator, the output of which is connected to the first input of the second block of multiplication, with the inputs of the first block of the signature and the second amplifier, the output of which is connected to the first input of the third sum an atom, the second input of which is connected to the first input of the second adder, and the output - to the input of the second block of the signature, the output of which is connected to the first input of the third block of multiplication, the second input of which is connected to the output of the first block of the signature, and the output - to the input of the first relay element, whose output is connected to the second input of the second multiplication block.
Основным недостатком прототипа является то, что он содержит большое количество управляющих и регулирующих элементов. Использование вышеперечисленных элементов уменьшает устойчивость системы, затрудняет регулирование и управление в целом. Также это приводит к высоким энергетическим затратам и чаще всего не дает желаемого результата и точного позиционирования.The main disadvantage of the prototype is that it contains a large number of control and regulatory elements. The use of the above elements reduces the stability of the system, complicates regulation and control in general. This also leads to high energy costs and most often does not give the desired result and accurate positioning.
Известный привод перемещения [Пьезоэлектронника. /А.А.Ерофеев, А.H.Проклин, В.Н.Уланов и др. - М.: Радио и связь, 1994, - 240с.: ил] содержит задающий генератор (ЗГ), управляющий задающий генератор (УЗГ), четыре формирователя импульсов (Ф1-Ф4), блок вычитания частот (БВЧ), два фазовых детектора (ФД1-ФД2), два корректирующих устройства (КУ1-КУ2), сумматор (С), пороговое устройство (ПУ), переключатель аналоговых сигналов (ПАС), усилитель мощности (УМ) датчик обратной связи (ДОС) и пьезоэлемент, фиг 1.Known drive movement [Piezoelectronic. / A.A. Erofeev, A.N. Proklin, V.N. Ulanov et al. - M .: Radio and communications, 1994, - 240 p.: Silt] contains a master oscillator (ZG), a control master oscillator (UG) , four pulse shapers (F1-F4), a frequency subtraction unit (BHF), two phase detectors (FD1-FD2), two corrective devices (KU1-KU2), an adder (C), a threshold device (PU), an analog signal switch ( PAS), a power amplifier (PA) feedback sensor (DOS) and a piezoelectric element, Fig 1.
Данное техническое решение по своей технической сущности и достигаемому эффекту является наиболее близким к заявляемому предложению и поэтому взято нами в качестве прототипа. Основным недостатком прототипа является то, что он содержит большое количество управляющих и регулирующих элементов. Использование вышеперечисленных элементов уменьшает устойчивость системы, затрудняет регулирование и управление в целом. Также это приводит к высоким энергетическим затратам и чаще всего не дает желаемого результата и точного позиционирования.This technical solution in its technical essence and the achieved effect is the closest to the claimed proposal and therefore we have taken as a prototype. The main disadvantage of the prototype is that it contains a large number of control and regulatory elements. The use of the above elements reduces the stability of the system, complicates regulation and control in general. This also leads to high energy costs and most often does not give the desired result and accurate positioning.
Заявляемое техническое решение свободно от недостатков присущих данному прототипу. Поэтому мы предлагаем устройство, которое содержит меньшее количество элементов, кроме того, в него введена дополнительная цепь обратной связи, что способствует увеличению устойчивости системы и увеличивает помехозащищенность двигателя перемещения. Патентный поиск и сравнение заявляемого технического решения, позволяющего повысить помехозащищенность, с существующими решениями показал, что в известных технических решениях не имеются признаки, схожие с признаками, отличающими заявляемое устройство от прототипа. Цель изобретения - увеличение помехозащищенности двигателя перемещения путем компенсации помех пьезоэлектрического двигателя в структуре пьзоэлемента, одна из обкладок которого разделена на две части.The claimed technical solution is free from the disadvantages inherent in this prototype. Therefore, we offer a device that contains fewer elements, in addition, an additional feedback circuit is introduced into it, which increases the stability of the system and increases the noise immunity of the displacement motor. Patent search and comparison of the claimed technical solution, which allows to increase noise immunity, with existing solutions showed that in the known technical solutions there are no signs similar to those distinguishing the claimed device from the prototype. The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the displacement motor by compensating for the interference of the piezoelectric motor in the structure of the piezoelectric element, one of the plates of which is divided into two parts.
Устройство, фиг.2, состоит из основного усилителя мощности 1, к выходу которого подключена разделенная обкладка 2 пьезоэлемента 4, с датчиком обратной связи 5. Для уменьшения помех, возникающих в цепи основного усилителя мощности 1 и пьезоэлемента 4, введена дополнительная цепь управления. Цепь состоит из двухвходовой схемы сравнения 7, к одному из входов которой через фазовращатель 8 подключен вход основного усилителя мощности 1, а к другому - датчик обратной связи 5, вход которого подключен к неразделенной обкладке пьезоэлемента 4. Выход схемы сравнения 7 через корректирующее устройство 9 и дополнительный усилитель 6 соединен с разделенной обкладкой 3 двигателя перемещения 4. Помехи, вызывающие смещения на обкладке 2, корректируются смещением в структуре пьезоэлектрика на разделенной обкладке 3 пьезоэлемента двигателя перемещения 4.The device, figure 2, consists of a main power amplifier 1, the output of which is connected to the split plate 2 of the piezoelectric element 4, with a feedback sensor 5. To reduce the interference arising in the circuit of the main power amplifier 1 and the piezoelectric element 4, an additional control circuit is introduced. The circuit consists of a two-input comparison circuit 7, to one of the inputs of which, through the phase shifter 8, the input of the main power amplifier 1 is connected, and to the other, a feedback sensor 5, the input of which is connected to the undivided cover of the piezoelectric element 4. The output of the comparison circuit 7 through the correction device 9 and additional amplifier 6 is connected to the divided plate 3 of the displacement motor 4. Interference causing displacement on the plate 2 is corrected by the displacement in the structure of the piezoelectric on the divided plate 3 of the piezoelectric element of the displacement motor 4.
На вход датчика обратной связи 5 поступают механические колебания с обкладки пьзоэлемента в зависимости от синусоидального напряжения, поступающего на разделенные обкладки 2 и 3. Датчик преобразует механические колебания в электрический сигнал.The feedback sensor 5 receives mechanical vibrations from the piezoelectric plate, depending on the sinusoidal voltage supplied to the separated plates 2 and 3. The sensor converts the mechanical vibrations into an electrical signal.
Фазовращатель 8 служит для задержки части входного сигнала с напряжением U2, поступающего на второй вход схемы сравнения 7, на время, необходимое для прохождения другой части входного сигнала по цепи: основной усилитель мощности 1, пьезоэлемент 4, датчик обратной связи 5 до поступления его с напряжением U1 на первый вход схемы сравнения 7.Phase shifter 8 serves to delay part of the input signal with voltage U2 supplied to the second input of the comparison circuit 7 by the time required for the other part of the input signal to pass through the circuit: main power amplifier 1, piezoelectric element 4, feedback sensor 5 until it is supplied with voltage U1 to the first input of the comparison circuit 7.
Датчик 5 служит для преобразования колебаний пьезоэлектрического двигателя в напряжение.The sensor 5 is used to convert the oscillations of the piezoelectric motor into voltage.
Корректирующее устройство 9 с коэффициентом передачи α служит для выравнивания в рабочем диапазоне частот суммарной АЧХ цепи из усилителя 6 и пьезоэлектрического двигателя, а также для компенсации сдвига фаз в этой цепи между напряжением сигнала на выходе схемы сравнения 7 и напряжением на выходе усилителя мощности 6.A correcting device 9 with a transmission coefficient α serves to equalize the total frequency response of the circuit from the amplifier 6 and the piezoelectric motor in the operating frequency range, as well as to compensate for the phase shift in this circuit between the signal voltage at the output of the comparison circuit 7 and the voltage at the output of the power amplifier 6.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Напряжение, подаваемое на пьезоэлемент пьезоэлектрического двигателя, вызывает деформации и смещение пьезоэлектрической структуры, которая состоит из двух слагаемых,The voltage applied to the piezoelectric element of the piezoelectric motor causes deformation and displacement of the piezoelectric structure, which consists of two components,
где ξС - деформация пьезоэлектрика, соответствующая неискаженному сигналу на обкладке пьезоэлектрического двигателя, т.е. сигналу на входе основного усилителя мощности 1;where ξ С is the deformation of the piezoelectric corresponding to the undistorted signal on the plate of the piezoelectric motor, i.e. the signal at the input of the main power amplifier 1;
ξN - деформация пьезоэлектрика, соответствующая искомому сигналу, возникающему в усилителе 1 и пьезоэлелемете пьезоэлектрического двигателя 4.ξ N is the deformation of the piezoelectric corresponding to the desired signal occurring in the amplifier 1 and the piezoelemet of the piezoelectric motor 4.
Напряжение сигнала U1 на выходе датчика обратной связи 5 также представляет суммуThe voltage of the signal U1 at the output of the feedback sensor 5 also represents the sum
где UC и NN - напряжения, пропорциональные соответственно деформациям и смещениям неискаженного и искаженного сигналов.where U C and N N are stresses proportional to the strains and displacements of undistorted and distorted signals, respectively.
По своему определению напряжение UC пропорционально UВХ By its definition, the voltage U C is proportional to U BX
где k1 - коэффициент пропорциональности.where k 1 is the coefficient of proportionality.
Тогда из выражений (2) и (3) получаемThen from expressions (2) and (3) we obtain
Напряжение U1 содержит в себе информацию об искажениях и поступает на один из входов схемы сравнения. Эти искажения возникают, в основном, в усилителе мощности 1 и пьезоэлементе пьезоэлектрического двигателя 4, так как путем коррекции характеристики передачи датчика обратной связи 5 его искажающее действие на сигнал несущественно. На другой вход схемы сравнения 7 поступает сигнал с входа усилителя 1 напряжением U2, задержанный на время прохождения входного сигнала по цепи: усилитель мощности 1, пьезоэлемент пьезоэлектрического двигателя 4, датчик обратной связи 5.Voltage U1 contains distortion information and is supplied to one of the inputs of the comparison circuit. These distortions occur mainly in the power amplifier 1 and the piezoelectric element of the piezoelectric motor 4, since by correcting the transmission characteristics of the feedback sensor 5, its distorting effect on the signal is insignificant. To another input of the comparison circuit 7, a signal is received from the input of amplifier 1 by voltage U2, delayed by the passage of the input signal along the circuit: power amplifier 1, piezoelectric element of the piezoelectric motor 4, feedback sensor 5.
Напряжение U2 связано простым соотношением с входным напряжениемThe voltage U2 is connected by a simple ratio to the input voltage
где k2 - постоянный коэффициент.where k 2 is a constant coefficient.
В схеме сравнения происходит масштабирование напряжения U2 с множителем γ=k1/k2 инвертированное напряжение U1 и сложение этих двух преобразованных напряжений, т.е. производится их вычитание. Таким образом, напряжение на выходе схемы сравнения U3 имеет видIn the comparison circuit, the voltage U2 is scaled with the factor γ = k 1 / k 2 the inverted voltage U1 and the addition of these two converted voltages, i.e. they are subtracted. Thus, the voltage at the output of the comparison circuit U3 has the form
Из полученного выражения видно, что U3 представляет собой напряжение сигнала искажений, но с противоположной фазой. Далее этот сигнал проходит через корректирующее устройство 9, усилитель мощности 6 и поступает на разделенную обкладку 3 пьезоэлемента пьезоэлектрического двигателя 4.From the expression obtained, it can be seen that U3 is the voltage of the distortion signal, but with the opposite phase. Further, this signal passes through the correction device 9, the power amplifier 6 and enters the divided lining 3 of the piezoelectric element of the piezoelectric motor 4.
Таким образом, непосредственно в структуре пьезоэлемента пьезоэлектрического двигателя перемещения происходит подавление искажений и стабилизация частоты возбуждения пьезоэлемента.Thus, directly in the structure of the piezoelectric element of the piezoelectric displacement motor, distortion is suppressed and the excitation frequency of the piezoelectric element is stabilized.
Источники информацииSources of information
1. Авт. 2015519. Следящий электропривод / Паромщик И.Е.1. Auth. 2015519. Tracking electric drive / Ferryman I.E.
2. Пьезоэлектронника. /А.А.Ерофеев, А.Н.Проклин, В.Н.Уланов и др. - М.: Радио и связь, 1994, - 240 с.: ил.2. Piezoelectronic. / A.A. Erofeev, A.N. Proklin, V.N. Ulanov et al. - M.: Radio and Communications, 1994, - 240 pp., Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113174/09A RU2261520C1 (en) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113174/09A RU2261520C1 (en) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2261520C1 true RU2261520C1 (en) | 2005-09-27 |
Family
ID=35850125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004113174/09A RU2261520C1 (en) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2261520C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608842C1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Self-sensitive linear piezoelectric actuator control device |
RU2631332C2 (en) * | 2015-07-09 | 2017-09-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Device and method of self-sensitive ultrasonic motor control |
-
2004
- 2004-04-28 RU RU2004113174/09A patent/RU2261520C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631332C2 (en) * | 2015-07-09 | 2017-09-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Device and method of self-sensitive ultrasonic motor control |
RU2608842C1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Self-sensitive linear piezoelectric actuator control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9490734B2 (en) | Motor control device and method of controlling the same | |
US6515388B1 (en) | Magnetic levitation control apparatus | |
US5134397A (en) | Phase compensation for electromagnetic resolvers | |
DE69827039D1 (en) | PULSE-REFERRED CONTROL METHOD FOR IMPROVED PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A PULSE-MODULATED SIGNAL | |
KR100454045B1 (en) | Angular velocity sensor | |
IN161960B (en) | ||
JP2009229152A (en) | Angular velocity sensor | |
JP2005345476A (en) | Rotation rate sensor by frequency tracking | |
JP5606282B2 (en) | Control circuit for vibration actuator | |
RU2261520C1 (en) | Piezoelectric displacement motor incorporating control circuit to compensate for piezoid noise | |
EP1058390A3 (en) | R/D converter | |
JP4788656B2 (en) | Power test system | |
WO1997012305A1 (en) | Combined motor drive and control device | |
KR20060017507A (en) | Pulse modulator and pulse modulation method | |
JP2015515839A (en) | Pulse generator for audio frequency amplifier and stabilized power supply | |
EP1058389A3 (en) | R/D converter | |
US7420430B2 (en) | Method and arrangement for generating an output clock signal with an adjustable phase relation from a plurality of input clock signals | |
GB2127637A (en) | Improvements in or relating to pulse rebalanced servomechanisms | |
JP5181123B2 (en) | Analog signal digital conversion method | |
KR910009494A (en) | Electric vehicle controller | |
JP2009257807A (en) | Physical quantity measuring device | |
JPH11178362A (en) | Drive device of vibration actuator | |
JP3832736B2 (en) | High resolution A / D converter for low frequency | |
SU817896A1 (en) | Thyratron electric motor | |
Barbieri et al. | Electronic Interfaces for Actuators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060429 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060429 |
|
RZ4A | Other changes in the information about an invention |