基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的精密偏轉(zhuǎn)定位技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星激光通信是以激光為傳輸媒介，在衛(wèi)星之間建立光通信鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，是當(dāng)今空間通信重點(diǎn)發(fā)展方向。在衛(wèi)星激光通信中，捕獲、瞄準(zhǔn)及跟蹤(APT)技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，而在APT系統(tǒng)中，精密偏轉(zhuǎn)定位技術(shù)是核心技術(shù)之一，它直接決定了通信鏈路能否建立以及通信系統(tǒng)的性能。
　　本課題以衛(wèi)星精瞄偏轉(zhuǎn)定位技術(shù)為應(yīng)用背景，在分析國(guó)內(nèi)外精密偏轉(zhuǎn)定位技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，包括精密偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精密偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)建

2、模與有限元分析、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)等方面，并建立了精密偏轉(zhuǎn)定位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　針對(duì)精密偏轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，以壓電陶瓷為驅(qū)動(dòng)元件，以壓電陶瓷內(nèi)置應(yīng)變片為傳感器，通過(guò)柔性鉸鏈的彈性變形實(shí)現(xiàn)反射鏡面的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦、無(wú)間隙的傳動(dòng)和高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的偏轉(zhuǎn)輸出。
　　對(duì)精密偏轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析和尺寸優(yōu)化。在求得柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)偠鹊?/p>

3、基礎(chǔ)上，通過(guò)單元?jiǎng)偠染仃嚰傻玫饺嵝糟q鏈結(jié)構(gòu)的總剛度矩陣，并建立了機(jī)構(gòu)的振動(dòng)微分方程，得到機(jī)構(gòu)固有頻率的一般解析表達(dá)式。運(yùn)用有限元分析方法，對(duì)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在偏轉(zhuǎn)姿態(tài)下反射鏡面的扭曲變形進(jìn)行建模，得到鏡面平面度與相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，對(duì)尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，以滿足固有頻率和扭曲變形要求。
　　針對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)閉環(huán)控制的要求，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，并運(yùn)用閉合斜率理論對(duì)容性負(fù)載下驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性進(jìn)行了分