非对称惯性压电驱动器工作机理与关键技术研究

提出采用机械结构控制方式的新的惯性压电驱动器研究思路。这种方式拟通过特殊设计的非对称机械机构，在对称的电信号激励下产生惯性冲击力差，驱动惯性压电驱动器运动。主要研究内容：①通过理论分析、仿真计算，探讨非对称机械结构产生不同的惯性冲击力的作用机理，以及影响惯性冲击力差的主要因素。②进行压电振子产生惯性冲击力运动参数、动力参数的定量测试分析、研究。③设计可以产生惯性冲击力差压电元件结构，研制采用机械结构控制方式的惯性压电驱动器样机，并进行实验研究，确认机械结构控制方式可行性。④以电控方式、摩擦力控制方式以及本项目提出的机械结构控制方式为对象，分别研究各自的主要特点，产生惯性冲击力差的性能，进一步研制组合三种控制方式优点的惯性压电驱动器样机，进行工作性能的实验研究。同时进行相关电路、测试技术、测试方法的研究等，为新型惯性压电驱动机构的研究提供依据。

本项目以惯性压电驱动器为研究对象，采用机械结构控制方式，通过驱动器非对称机械结构的设计，产生不同惯性冲击力，驱动惯性压电驱动器形成有效的定向运动。这种惯性压电驱动器因为需要通过机械结构的有效设计，形成惯性冲击力差，所以项目工作将从作用机理方面探讨非对称机械结构形成不同惯性冲力的原因，并通过设计、研制、试验和测试研究证明其作用机理，掌握了解非对称结构产生不等惯性冲击力的影响因素、工作性能，为应用非对称结构研制新型惯性压电驱动器建立基础依据。研究工作主要内容：1）非对称惯性压电元件性能研究。探讨了多种非对称压电元件结构形式，运用理论分析和实验测试的方法，证实提出的非对称惯性压电驱动元件，可以产生非对称的驱动能力。2）提出了非对称单摆系统，并进行了非对称单摆系统特性的初步理论分析和实验研究。建立了非对称单摆系统动力学方程。对非对称单摆的边界条件、能量特性、周期特性和受力特性进行了理论分析，并根据其运动原理和结构特征设计制作了实物模型。证明中心线两侧的摆长差异引起了单摆的运动不对称性，最终使其在能量、受力和半周期运动时间上分别表现出了不对称的特点。3）非对称惯性压电驱动机构研究。设计研制了非对称惯性压电移动和旋转驱动器以及摩擦力可调式非对称惯性压电旋转驱动器样机，并分别进行了实验研究。提出采用压电式加速度传感器测试了压电双晶片振子的加速度，结合测量的压电双晶片振子的惯性质量，计算得到驱动器的惯性驱动力数值的测试方法。并通过试验证实该方法的可行性等。项目工作对于惯性压电驱动器的研究具有较好的借鉴意义。.项目研究工作期间，已公开发表论文18篇，其中SCI、EI收录论文15篇，申报专利9项，培养硕士生7人（毕业6人）。