
納米位移臺的驅動信號如何產生和控制?
納米位移臺的驅動信號通常由高精度控制系統生成,并通過閉環反饋或開環控制方式進行調節。以下是主要的驅動信號產生和控制方式:
1. 驅動信號的產生
納米位移臺通常由壓電陶瓷驅動器或電磁驅動器控制,其驅動信號通常為模擬電壓信號或脈沖信號。
壓電驅動(Piezoelectric Actuation):
需要高壓(幾十至幾百伏)驅動電壓,通常由**數字信號轉換成模擬信號(DAC)后,通過高壓放大器輸出。
典型信號:正弦波、鋸齒波、階躍信號,用于不同運動模式。
電磁驅動(Voice Coil, Lorentz Force):
通過電流信號控制線圈產生磁場,實現位移。
適用于較長行程的納米位移臺,響應速度快。
熱驅動、靜電驅動等:
依靠熱膨脹或靜電力控制,但較少用于高精度納米位移。
2. 驅動信號的控制方式
(1)開環控制
直接施加驅動電壓,通過已知的驅動-位移關系(如壓電材料的電壓-位移曲線)來控制位置。
優點:結構簡單,響應快,無需反饋傳感器。
缺點:存在非線性效應、遲滯、漂移,精度受限。
(2)閉環控制
使用位置傳感器(如電容式、光學干涉、激光測距)提供反饋,動態調整驅動信號以達到精確位移。
常用控制策略: PID 控制(比例-積分-微分):常見,適用于大多數納米位移臺。
前饋+反饋控制:結合模型預測,提高動態響應。
自適應控制:適應不同工作環境,減少漂移和滯后。
3. 典型控制系統結構
控制器(PC/嵌入式系統) → 計算目標位移
數模轉換(DAC) → 生成驅動電壓
高壓放大器 → 放大信號驅動納米位移臺
位置傳感器(用于閉環控制)→ 反饋位置數據
控制算法(如 PID)→ 計算修正信號
4. 關鍵優化點
信號濾波:減少噪聲,提高控制精度。
非線性補償:如遲滯補償,提高系統穩定性。
高頻響應:提升動態性能,減少滯后誤差。
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