In general, precise linear actuators using piezoelectric element are driven by friction force. Exact understanding of friction plays an important role in analysis and control of a motor. In this research, we designed a precise linear actuator using piezoelectric elements and observed its dynamic characteristics. By varying phase angle difference and amplitudes of the sinusoidal waves that are driving inputs, we can know that it is possible to control moving direction and distance of the slider. As preload is increased, its moving distance is decreased. And also, we have modeled a precise linear actuator using stick slip friction models such as classical, Karnopp. and reset integrator. Finally, by comparing the results of simulation and experiment, it was verified that the model is well designed.
제어로봇시스템학회 1994년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 9th (KACC) ; Taejeon, Korea; 17-20 Oct. 1994
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pp.605-610
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1994
This paper discusses the solution to the precise positioning control problem applied to a simple model of a dual stage or redundant positioner. The dual stage actuator presented here uses a VCM(Voice Coil Motor) as a coarse actuator and a piezoelectric actuator as a fine actuator. By adopting controllers with two-degree-of-freedom and by optimizing H$_{2}$ faster precise tracking can be realized. Experimental and numerical results are presented to demonstrate the control effects.
모터와 기어를 적용한 구동장치를 이용하여 정밀한 위치제어를 수행하기 위하여 I-PD 제어기법과 이중루프를 시스템에 적용한다. I-PD 제어기법은 과도응답 시 오버슛을 줄이는 동작을 수행함으로써 정밀한 위치 추종 결과를 얻는다. 또한 두 개의 센서와 이중루프를 이용하여 기어 시스템의 end play 성분에 의해 발생할 수 있는 위치추종에 대한 악영향을 저감하여 구동장치가 정밀한 위치추종을 할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 이러한 개념을 설명하고, 동특성 변화에 의한 위치추종 결과를 확인하기 위하여 BLDC 모터와 기어를 적용한 구동장치 모델을 이용하여 시뮬레이션 결과로 검증하였다.
Piezoelectric actuator is widely used in precision positioning applications due to its excellent positioning resolution. However, serious hysteresis nonlinearity of the actuator deteriorates its precise positioning capability. Evenworse, its hysteresis nonlinearity changes as the actuator input frequency varies. In this study, a simple feedforward scheme is proposed and tested through experiments for precision position control when the variance of the system input frequency is significant.
A Precise actuator in the pick-up of a DVDR/P(Digital Video Disk Recorder/Player) is required to control position accurately. Therefore, in order to develop a reliable actuator, dynamic characteristics of each part in an actuator should be examined closely. This paper presents systematic design process of an actuator using various analysis methods to confirm fundamental capability and solve performance problems related to dynamic characteristics of an actuator beforehand. Particularly, sensitivity analysis is presented through the program using mass moment of inertia and general equations of rigid body. Through the result of sensitivity analysis, important inferiority causes of actuator are selected and reduced. In the end, dynamic characteristics of manufactured actuators are improved considerably.
This paper proposes a swing-arm type dual-stage actuator, which consists of a PZT actuator for fine motion and a VCM(Voice Coil Motor) for coarse motion, for SFF ODD(Small Form Factor Optical Disk Drive), in order to achieve fast access speed and precise track following control. We focus our attention on the design and control of the PZT actuator, because there have been a lot of previous researches related to the VCM and dual-stage actuators. Due to the dual cantilever structure, the PZT actuator can generate precise translational tracking motion at its tip where optical pickup is attached at, and the effect of hysteric behavior of the PZT element is reduced. The dynamic model of the PZT actuator is derived by using the Hamilton's principle, and verified by comparing with the experimental frequency response. The sliding mode control is designed in order to be robust against modeling uncertainties. Simulations and experimental results confirm the effectiveness of the suggested control scheme.
This paper presents a macro/micro flip chip mounting head system for precise force control. In the proposed macro/ micro system, the macro actuator is conventional do servomotor with a ball screw mechanism and the micro actuator is a voice coil motor(VCM) that consists of four NdFeB magnets and a winded moving coil. For force control, a sensitive strain-gauge force sensor is mounted in the micro actuator. Through harmonic motion between macro and micro actuator, we would like to get precise contact force control when small sized flip chip is mounted on flexible substrate in high speed. In order to show the effectiveness of the proposed macro/micro flip chip mounting head system, we com...
This paper proposes a swing-arm type dual-stage actuator, which consists of a PZT actuator for fine motion and a VCM(voice coil motor) for coarse motion, for an SFF ODD(small form factor optical disk drive), in order to achieve fast access speed and precise track-following control. Over the past few decades there have been a lot of researches related to the VCM and dual-stage actuator. In this paper, we focus our attention on the design and control of the PZT actuator. Due to the dual cantilever structure. the PZT actuator can generate precise translational tracking motion at its tip to which an optical pickup is attached. and the effect of hysteric behavior of the PZT element is reduced. The dynamic model of the PZT actuator is derived by using the Hamilton's principle, and verified by comparing it with the experimental frequency response. The sliding mode control is designed in order to be robust against modeling uncertainties. Simulations and experimental results confirm the effectiveness of the suggested control scheme.
This paper proposes a swing-arm type dual-stage actuator, which consists of a PZT actuator for fine motion and a VCM(Voice Coil Motor) for coarse motion, for SFF ODD(Small Form Factor Optical Disk Drive), in order to achieve fast access speed and precise track following control. We focus our attention on the design and control of the PZT actuator, because there have been a lot of previous researches related to the VCM and dual-stage actuators. Due to the dual cantilever structure, the PZT actuator can generate precise translational tracking motion at its tip where optical pickup is attached at, and the effect of hysteric behavior of the PZT element is reduced. The dynamic model of the PZT actuator is derived by using the Hamilton's principle, and verified by comparing with the experimental frequency response. The sliding mode control is designed in order to be robust against modeling uncertainties. Simulations and experimental results confirm the effectiveness of the suggested control scheme.
For a precise position control with the resolution of a micrometer, a dual servo system is constructed using a linear motor and a piezoelectric actuator. The switching mode dual servo algorithm is implemented on a DSP board in which A/D and D/A converters are also mounted. It is shown by the experimental results that the precise position control is performed within a few micrometer of position error by using the dual servo system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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