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文檔簡介
1、微納米技術(shù)的迅猛發(fā)展使得研究對象不斷微細化,在光學(xué)、超精密加工及測量、生物工程、醫(yī)學(xué)工程、微機電系統(tǒng)(MEMS)裝配作業(yè)等領(lǐng)域都需要微操作系統(tǒng)的參與,微操作系統(tǒng)因而具有廣闊的應(yīng)用前景。 隨著科技的發(fā)展,這些領(lǐng)域?qū)λ鶓?yīng)用的微操作系統(tǒng)提出了更高的要求,特別是運動精度、響應(yīng)速度、力感覺、可控性、靈活性等方面的要求越來越高。對于微操作任務(wù)來說,在關(guān)注納米級高精度定位的同時,還要兼顧微米級的大范圍宏動定位。針對上述情況,國內(nèi)外學(xué)者對宏/微
2、雙重驅(qū)動系統(tǒng)進行了一系列的研究,并取得一定的成果。 本課題涉及到的宏/微一體化操作臺系統(tǒng),是一種新型的雙并聯(lián)機構(gòu)高精度六維定位系統(tǒng),具有大行程、快速定位、高精度定位補償?shù)葍?yōu)點。伺服電機驅(qū)動的宏動臺完成大行程、高速、高加速度微米級定位;宏動臺終端的微動機構(gòu),由壓電陶瓷驅(qū)動,經(jīng)柔性鉸鏈傳遞運動,實現(xiàn)納米級的分辨率和精度誤差補償定位。本文從機構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)的動力學(xué)建模、系統(tǒng)設(shè)計、宏/微控制策略等問題進行深入的探討研究。 在機構(gòu)設(shè)
3、計方面,根據(jù)理論結(jié)構(gòu),推導(dǎo)了宏動臺和微動臺的正反運動學(xué)方程?;谔摂M樣機技術(shù),建立了微動臺結(jié)構(gòu)的理論模型,對理論結(jié)構(gòu)下微動臺的正/逆向運動學(xué)、動力學(xué)做了模擬仿真分析,仿真結(jié)果驗證了理論推導(dǎo)的正確性。 在系統(tǒng)的動力學(xué)建模方面,動態(tài)輸入下引入柔性環(huán)節(jié)。通過有限元分析方法建立柔性鉸鏈模型,并結(jié)合動態(tài)仿真軟件建立更精確的剛?cè)峄旌蟿恿W(xué)模型,進行求解分析,得到更接近真實系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性,為控制系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究提供理論基礎(chǔ)。 在
4、系統(tǒng)設(shè)計方面,在對宏動臺和微動臺的結(jié)構(gòu)特性、控制功能做出詳細分析情況下,分別進行了相應(yīng)系統(tǒng)的硬件選擇和實驗設(shè)計,并基于LabVIEW軟件平臺進行了控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)。 在宏/微控制策略方面,提出了宏/微驅(qū)動控制策略,在綜合考慮各種控制方法的基礎(chǔ)上,對微動臺采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID控制,并對該種控制方法進行了較詳細的分析?;贚abVIEW數(shù)據(jù)采集平臺的六維微位移傳感器,建立了宏/微操作臺全閉環(huán)控制系統(tǒng)模型,構(gòu)建了實驗系統(tǒng),分別
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