微纳米压电陶瓷驱动器的迟滞特性建模-东北大学.PDF

第３５卷第２期 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２ ２０１４年 ２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｆｅｂ．　２０１４ 　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３０２６．２０１４．０２．００４ 微纳米压电陶瓷驱动器的迟滞特性建模 魏阳杰，吴成东 （东北大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳　１１０８１９） 摘　　　要：为了高精度地测量微纳米压电陶瓷的驱动特性，研究了一种基于最优模板尺寸的改进图像块匹 配位移测量算法；结合Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型，建立了压电陶瓷驱动器迟滞特性模型．首先，研究了不同模板尺寸对位 移测量精度的影响，得到了基于标准模板的最优模板尺寸；然后，介绍了Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型用于压电陶瓷驱动器迟 滞建模的原理；最后，使用纳米平台系统验证了改进的亚像素模板匹配算法和迟滞特性建模方法的有效性和 准确性． 关　键　词：压电陶瓷驱动器；迟滞特性；图像块匹配；Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型；最优模板尺寸 中图分类号：ＴＰ２９４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５－３０２６（２０１４）０２－０１６６－０４ ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓＢｅｈａｖｉｏｒｆｏｒＭｉｃｒｏ／ＮａｎｏＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ ＷＥＩＹａｎｇｊｉｅ，ＷＵＣｈｅｎｇｄｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：ＷＥＩＹａｎｇｊｉｅ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｅｍａｉｌ：ｗｅｉｙａｎｇｊｉｅ＠ｉｓｅ．ｎｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｃｉｓｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｔｈｅａｃｔｕａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆａｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ（ＰＡ）ｏｎ ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｓｃａｌｅ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｕｂｐｉｘｅｌｂｌｏｃｋｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈａｎｏｐｔｉｍａｌｂｌｏｃｋｓｉｚｅｗａｓ ｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＰｒｅｉｓａｃｈｍｏｄｅｌ，ａｎｅｗ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｌｏｃｋｓｉｚｅａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｂｌｏｃｋｓｉｚｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏａ ｓｔａｎｄａｒｄｂｌｏｃｋ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＰｒｅｉｓａｃｈｍｏｄｅｌｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｍｏｄｅｌｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｉｔｈａｎａｎｏｍｅｔｅｒｍｏｖｅｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｓｙｓｔｅｍｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ；ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｂｅｈａｖｉｏｒ；ｉｍａｇｅｂｌｏｃｋｍａｔｃｈｉｎｇ；Ｐｒｅｉｓａｃｈｍｏｄｅｌ； ｏｐｔｉｍａｌｂｌｏｃｋｓｉｚｅ 　　目前，微纳米压电陶瓷驱动器的应用范围非 慢、过程复杂、量程短；激光外差干涉仪测量结果 常广泛［１－３］，但固有的迟滞特性使其驱动模型很 是相位变化，而且仪器本身非常昂贵．比较而言， 难通过外部参数精确计算，尤其是在微纳米尺度 计算机视觉方法设备便宜、测量简单、不需要复杂 ［６］ 下，计算精度很难保证；因此，精确构建压电陶瓷