壓電驅(qū)動微動定位平臺系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).pdf

1、微定位技術(shù)是精密加工、精密測量、精密工程等微觀領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，微動定位平臺是精密定位技術(shù)中的一項重要載體。本文結(jié)合浙江省自然科學(xué)基金項目“基于壓電的納米級工作臺系統(tǒng)智能化控制方法的研究”(編號：502021)和國家自然科學(xué)基金項目“磁控形狀記憶合金驅(qū)動的大行程納米級精度微動工作臺關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號：50805042)，以壓電陶瓷驅(qū)動的微動定位平臺為研究對象，分析和研究了微動定位平臺的關(guān)鍵技術(shù)。在比較分析單平行四桿機構(gòu)、雙平行四桿機構(gòu)

2、、復(fù)合平行四桿機構(gòu)的三種形式柔性移動副之后，采用有限元分析方法設(shè)計一個以復(fù)合平行四桿機構(gòu)柔性移動副為導(dǎo)向機構(gòu)的二維微動定位平臺，并分析了其靜態(tài)、動態(tài)特性，建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上用Matlab軟件對微動定位平臺控制模型進(jìn)行仿真模擬、整定系統(tǒng)PID控制參數(shù)；基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境構(gòu)建微動定位工作臺的開環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺，進(jìn)行了實驗研究。本論文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排如下： 第一章分析了微動定位平臺系統(tǒng)研究和開發(fā)的意

3、義，并綜述了以柔性鉸鏈機構(gòu)為支撐導(dǎo)向機構(gòu)、壓電陶瓷驅(qū)動的微動定位平臺系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。最后結(jié)合具體項目給出了本論文的主要研究內(nèi)容。 第二章分析了微動定位平臺系統(tǒng)的組成，比較了微動平臺系統(tǒng)各種驅(qū)動方法、支撐導(dǎo)向機構(gòu)、控制方法和檢測方法的特點，提出了一種柔性機構(gòu)導(dǎo)向支撐、壓電陶瓷驅(qū)動的微動定位平臺系統(tǒng)總體設(shè)計方案。 第三章在分析壓電陶瓷驅(qū)動器的驅(qū)動機理的基礎(chǔ)上，對其遲滯、蠕變和非線性等特性進(jìn)行了研究，并且對壓電陶

4、瓷驅(qū)動器進(jìn)行了特性實驗測試。 第四章在柔性鉸鏈機構(gòu)微動定位平臺的應(yīng)用中，引入了柔性移動副的概念。比較了單平行四桿機構(gòu)、雙平行四桿機構(gòu)、復(fù)合平行四桿機構(gòu)組成的三種柔性移動副。利用有限元方法設(shè)計了一種新型的復(fù)合雙平行四桿柔性移動副為導(dǎo)向機構(gòu)的微動定位平臺。 第五章分析建立了微動定位平臺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，在Matlab系統(tǒng)平臺上進(jìn)行了微動定位平臺系統(tǒng)PID控制的仿真；基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境構(gòu)建了微動定位平臺PID閉環(huán)控制實驗