Введение
1 Анализ современного состояния разработок и исследований в области создания ИИУС для прецизионного позиционирования объектов точного приборостроения. Постановка задач исследования 12
1.1 Анализ принципов построения исполнительных механизмов систем управления для нано- и микроперемещений. Классификация пьезодвигателей 12
1.2 Анализ тенденций развития пьезоактюаторов и пьезодвигателей 29
1.3 Анализ современного состояния разработок пьезодвигателей и пьезоактюаторов 35
1.4 Анализ современного состояния разработок датчиков нано- и микроперемещений 42
1.5 Анализ принципов построения, методик расчёта самочувствительных пьезоактюаторов и пьезодвигателей и методов управления ими 50
1.6 Результаты и выводы по главе 53
2 Теоретические исследования функционирования ИИУС высокоточного позиционирования на основе дорезонансных пьезоэлектрических актюаторов 55
2.1 Структурная схема разработанной системы управления для прецизионного позиционирования 55
2.2 Исследование ИИУС для прецизионного позиционирования с применением саморегулируемого пакетного пьезоэлектрического актюатора 56
2.3 Исследования изгибно-натяжных (усиливающих) пьезоэлектрических актюаторов
2.3.1 Функция преобразования изгибно-натяжных (усиливающих) пьезоэлектрических актюаторов 66
2.3.2 Разработка нового технического решения усиливающего пьезоэлектрического актюатора 68
2.3.3 Разработка и исследование дифференциального усиливающего пьезоэлектрического актюатора 73
2.3.4 Разработка и исследование системы управления прецизионного позиционирования на основе саморегулируемого усиливающего пьезоэлектрического актюатора с тензорезистивными элементами 76
2.4 Результаты и выводы по главе 80
3 Теоретические исследования функционирования систем управления точного позиционирования на основе резонансных пьезоэлектрических двигателей 82
3.1 Структурная схема системы управления многофункционального тестового устройства 82
3.2 Функция преобразования резонансных пьезоэлектрических двигателей 82
3.3 Разработка и исследование саморегулируемого ультразвукового пьезоэлектрического двигателя с амплитудно-частотной регулировкой 85
3.4 Разработка системы управления саморегулируемыми ультразвуковыми пьезоэлектрическими двигателями с тензорезистивными и ПВДФ-элементами 91
3.5 Постановка задач исследования параметров колебательных движений статора УЗПД для оптимальной установки чувствительных элементов 97
3.6 Результаты и выводы по главе 98
4 Методика анализа работоспособности элементов пьезоэлектрических актюаторов 99
4.1 Анализ методов компьютерного моделирования основных свойств пьезоэлектрических актюаторов 99
4.2 Построение компьютерной модели для исследования передаточных характеристик пьезоактюаторов и пьезодвигателей
4.2.1 Моделирование упругой рамки саморегулируемого усиливающего пьезоэлектрического актюатора 103
4.2.2 Моделирование управляющей цепи пакетного саморегулируемого пьезоэлектрического актюатора 106
4.2.3 Моделирование статора саморегулируемого УЗПД 109
4.3 Анализ передаточных характеристик пьезоактюаторов и пьезодвигателей на
основе их компьютерных моделей 111
4.3.1 Анализ передаточной характеристики усиливающего пьезоэлектрического актюатора 111
4.3.2 Анализ передаточной характеристики схемы управления пакетным саморегулируемым пьезоэлектрическим актюатором 112
4.3.3 Анализ передаточной характеристики статора саморегулируемого УЗПД 113
4.4 Установление связей и закономерностей между параметрами упругих элементов
пьезоактюаторов и пьезодвигателей 114
4.4.1 Установление связей и закономерностей между параметрами упругих элементов усиливающих пьезоактюаторов 114
4.4.2 Установление связей и закономерностей между параметрами упругих элементов УЗПД 118
4.5 Определение оптимальных соотношений между параметрами упругих элементов
пьезоактюаторов и пьезодвигателей 119
4.5.1 Определение оптимальных соотношений между параметрами упругих
элементов усиливающих пьезоэлектрических актюаторов 119 4.5.2 Определение оптимальных соотношений между параметрами упругих
элементов УЗПД 124
4.6 Выработка рекомендаций по использованию разработанной методики анализа с применением систем автоматизированного проектирования при создании пьезоэлектрических актюаторов 124
4.7 Результаты и выводы по главе 126
5 Практическая реализация и экспериментальное исследование саморегулируемых пьезоактюаторов и пьезодвигателей 128
5.1 Техническое решения усиливающего пьезоактюатора 128
5.2 Техническое решение саморегулируемого пакетного пьезоактюатора 133
5.3 Технические решения саморегулируемых ультразвуковых пьезодвигателей 136
5.4 Результаты и выводы по главе 138
Заключение 140
Список сокращений и условных обозначений 143
Список литературы
