Читать онлайн «Исполнительные устройства и системы для микроперемещений»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ А. А. Бобцов, В. И. Бойков, С. В. Быстров, В. В. Григорьев ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ДЛЯ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ Учебное пособие Санкт-Петербург 2011 1 Бобцов А. А. , Бойков В. И. , Быстров С. В. , Григорьев В. В. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений. - СПБ ГУ ИТМО, 2011. - 131 с. Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с разработкой, исследованием и применением пьезоэлектрических преобразователей в качестве исполнительных устройств для микроперемещений. Проблема прецизионного позиционирования оптических элементов, различного инструмента весьма актуальна в наши дни, когда во многих областях науки и техники активно внедряются нанотехнологии, создаются сверхточные оптические и оптико-электронные приборы и системы. Круг задач, где применяются пьезоэлектрические исполнительные устройства постоянно расширяется: это и автомобилестроение, и прецизионное станкостроение, фото- и видеотехника. Представляется, что современный специалист в области приборостроения должны владеть основными вопросами, связанными с проектированием, элементной базой пьезоэлектрических исполнительных устройств, разбираться в их конструктивных особенностях и способах управления. В первом разделе учебного пособия содержится информация о распространении пьезоактивных устройств в различных областях, приводятся конкретные примеры. 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. Анализируются физические свойства различных отечественных и зарубежных пьезоматериалов, даются рекомендации по их применению в исполнительных устройствах. Приводятся аналитические выражения для расчета статических характеристик типовых пьезоэлементов и актюаторов. В третьем разделе рассматривается подход к составлению модели пьезодвигателя на примере многослойного пьезоактюатора с нагрузкой. Опираясь на данный материал, студенты смогут составить математическое описание и других пьезоэлектрических исполнительных устройств. В этом же разделе рассматриваются проблемы, связанные с нелинейностью статических характеристик пьезоактюаторов, называются причины их появления, даются рекомендации по их учету при моделировании. Четвертый раздел содержит рекомендации по структуре и составу функциональных схем цифровых пьезоприводов, рассматриваются часто встречающиеся варианты с регулированием по выходу и подчиненным регулированием. В качестве примеров приводятся системы и приводы, разработанные авторами в 2 последние годы.