izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-287Research ArticleМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMECHANICAL MEASUREMENTSСовмещение функций измерения и управления в структуре многослойного пьезоэлектрического актюатора нано- и микроперемещенийБардинВ. А.opto@bk.ruВасильевВ. А.opto@bk.ruПензенский государственный университетRussian Federation201707022023074448Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/287

Исследованы принципы создания прецизионных устройств позиционирования на основе пьезоэлектрического эффекта. Выделено перспективное научное направление в развитии пьезоактюаторов - создание саморегулируемых устройств, одновременно выполняющих функции исполнительного механизма (актюатора) и первичного измерительного преобразователя (датчика обратной связи). Разработана оригинальная структура алаптивного многослойного пьезоэлектрического актюатора нано- и микроперемещений. Приведена его структурная схема и показаны её достоинства.

The principles of creation precision positioning devices which based on piezoelectric effect were studied. А promising scientific direction in the development of piezo actuators - self-sensing actuators, which simultaneously perform two functions: actuating mechanism (actuator) and the primary measuring transducer (sensor feedback), was selected. Аn original structure of the self-sensing multilayer piezoelectric actuator of nano- and micromovings is suggested. It was given a structural variant of the control circuit of the self-sensing multilayer piezoelectric actuator, in which the integrating scanning frequency converter used as the measuring transducer. The advantages of such a structural control scheme are shown.

пьезоэлектрический актюаторсаморегулируемый актюатормногослойная структурауправлениенано- и микроперемещениепрецизионное позиционированиеpiezoelectric actuatorself-sensing actuatormultilayer structurecontrolnano- and micromovingprecision positioningReferencesБобцов А. А., Бойков В. И., Быстров С. В., Григорьев В. И. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений. С.-Петербург: ИТМО, 2011.Бобцов А. А., Бойков В. И., Быстров С. В., Григорьев В. И. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений. С.-Петербург: ИТМО, 2011.Амельченко А. Г., Бардин В. А., Васильев В. А. Системы управления и элементы усиливающего пьезоэлектрического актюатора для прецизионного позиционирования // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2015. № 3 (35). С. 106-119.Амельченко А. Г., Бардин В. А., Васильев В. А. Системы управления и элементы усиливающего пьезоэлектрического актюатора для прецизионного позиционирования // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2015. № 3 (35). С. 106-119.Mackeyville P. A. Piezoceramics Actuator: Principles and Applications. APC Int. Ltd, 2011.Mackeyville P. A. Piezoceramics Actuator: Principles and Applications. APC Int. Ltd, 2011.Панич А. Е. Пьезокерамические актюаторы. Ростов на Дону: РГУ, 2008.Панич А. Е. Пьезокерамические актюаторы. Ростов на Дону: РГУ, 2008.Roel J. E. Merry. Performance-driven control of nano-motion systems. Eindhoven University of Technology, 2009.Roel J. E. Merry. Performance-driven control of nano-motion systems. Eindhoven University of Technology, 2009.Henderson D. A. Novel piezo motor enables positive displacement micro fluidic pump. New Scale Technologiesс // NSTI Nanotech. 2007. P. 1-4.Henderson D. A. Novel piezo motor enables positive displacement micro fluidic pump. New Scale Technologiesс // NSTI Nanotech. 2007. P. 1-4.Бардин В. А., Васильев В. А., Чернов П. С. Принципы построения и перспективы исследований пьезоактюаторов для нано- и микропозиционирования // Нано- и микросистемная техника. 2015. № 1. С. 37-47.Бардин В. А., Васильев В. А., Чернов П. С. Принципы построения и перспективы исследований пьезоактюаторов для нано- и микропозиционирования // Нано- и микросистемная техника. 2015. № 1. С. 37-47.Бардин В. А., Васильев В. А., Чернов П. С. Проблемы создания исполнительных механизмов и устройств для нано- и микроперемещений на основе пьезоэффекта // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 7. С. 6-12.Бардин В. А., Васильев В. А., Чернов П. С. Проблемы создания исполнительных механизмов и устройств для нано- и микроперемещений на основе пьезоэффекта // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 7. С. 6-12.Yi K. A., Veillette R. J. A Charge Controller for Linear Operation of a Piezoelectric Stack Actuator // IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2005. V. 13. No. 4.Yi K. A., Veillette R. J. A Charge Controller for Linear Operation of a Piezoelectric Stack Actuator // IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2005. V. 13. No. 4.Каталог. [Офиц. сайт] http://www.physikinstrumente.com (дата обращения 20.08.2016 г.)Каталог. [Офиц. сайт] http://www.physikinstrumente.com (дата обращения 20.08.2016 г.)Каталог. [Офиц. сайт] http://www.cedrat-technologies.com. (дата обращения 25.08.2016 г.)Каталог. [Офиц. сайт] http://www.cedrat-technologies.com. (дата обращения 25.08.2016 г.)Garnett E. Simmers J., Hodgkins J. R., Mascarenas D. D., Park G., Sohn, H. Improved piezoelectric self-sensing actuation // J. Intelligent Material Systemsand Structures. 2004. V. 15. P. 941-953.Garnett E. Simmers J., Hodgkins J. R., Mascarenas D. D., Park G., Sohn, H. Improved piezoelectric self-sensing actuation // J. Intelligent Material Systemsand Structures. 2004. V. 15. P. 941-953.Manning W. J., Plummer A. R., Levesley M. C. Vibration control of a flexible beam with integrated actuators and sensors. Smart Materials Structures. 2000. V. 9. P. 932-939.Manning W. J., Plummer A. R., Levesley M. C. Vibration control of a flexible beam with integrated actuators and sensors. Smart Materials Structures. 2000. V. 9. P. 932-939.Mahmood S. O. R., Moheimani K. Liu. Tracking Control of a Nanopositioner Using Complementary Sensor // IEEE Transactions on Nanotechnology. 2009. V. 8. No. 1. P. 86.Mahmood S. O. R., Moheimani K. Liu. Tracking Control of a Nanopositioner Using Complementary Sensor // IEEE Transactions on Nanotechnology. 2009. V. 8. No. 1. P. 86.Arnfinn A. E., Gravdahl J. T., Pettersen K. Y. Adaptivefeed-forward hysteresis compensation for piezoelectric actuators // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. P. 085001.Arnfinn A. E., Gravdahl J. T., Pettersen K. Y. Adaptivefeed-forward hysteresis compensation for piezoelectric actuators // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. P. 085001.Kawamata A., Kadota Y., Hosaka H., Morita T. Self-Sensing Piezoelectric Actuator using Permittivity Detection // Ferroelectrics. 2008. V. 368. P. 194-201.Kawamata A., Kadota Y., Hosaka H., Morita T. Self-Sensing Piezoelectric Actuator using Permittivity Detection // Ferroelectrics. 2008. V. 368. P. 194-201.Бардин В. А., Васильев В. А., Громков Н. В. Частотные интегрирующие развёртывающие преобразователи и их применение для датчиков и актюаторов // Надёжность и качество: тр. Междунар. симп. Пенза. 2015. Т. 2. С. 8-11.Бардин В. А., Васильев В. А., Громков Н. В. Частотные интегрирующие развёртывающие преобразователи и их применение для датчиков и актюаторов // Надёжность и качество: тр. Междунар. симп. Пенза. 2015. Т. 2. С. 8-11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.