【摘要】：與傳統(tǒng)運(yùn)動平臺相比,微動平臺具備構(gòu)型靈活多變、可控性好、剛度大等特點(diǎn),在精密定位領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。目前對微動平臺的研究,大多以平面和直線驅(qū)動為主,這種結(jié)構(gòu)的微動平臺能夠?qū)崿F(xiàn)精度較高的定位,但運(yùn)動范圍十分有限,難以實現(xiàn)納米級定位精度。鑒于此,本文提出了一種大長徑比柔性鉸鏈,旨在解決傳統(tǒng)柔性鉸鏈運(yùn)動范圍小、小變形情況下定位精度不高等局限,開展的研究概述如下:首先,提出了大長徑比柔性微動平臺的整體設(shè)計要求,并給出了平臺的整體設(shè)計方案。結(jié)構(gòu)上,平臺的鉸鏈和支鏈均采用柔性結(jié)構(gòu),驅(qū)動器選擇高分辨率、高精度的壓電陶瓷驅(qū)動器。平臺的控制系統(tǒng)以STM32系列單片機(jī)作為主控模塊,結(jié)合模糊自整定PID控制策略,通過姿態(tài)檢測裝置對平臺進(jìn)行閉環(huán)控制。然后在平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上對平臺整體結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化分析。對平臺的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計,運(yùn)用大長徑比結(jié)構(gòu)形式,針對柔性鉸鏈低負(fù)載時形變小的缺陷,運(yùn)用理論計算和Abaqus有限元分析相結(jié)合的方法,對大長徑比柔性鉸鏈進(jìn)行尺寸優(yōu)化。針對大長徑比柔性鉸鏈設(shè)計的微動平臺進(jìn)行自由度分析、轉(zhuǎn)軸分析于位置反解等運(yùn)動學(xué)分析,并通過數(shù)值搜索法驗證設(shè)計的平臺工作空間得到擴(kuò)展。分析平臺的靜力學(xué)受力,由虛功原理建立力學(xué)模型得出驅(qū)動力與約束力和外載荷之間的做功平衡,對螺旋理論分析結(jié)果的正確性進(jìn)行驗證,得出平臺的力平衡方程,并依據(jù)靜剛度理論推導(dǎo)出微動平臺整體的剛度方程,對平臺施加不同方向上的力和力矩進(jìn)行分析。通過模態(tài)分析,得出平臺的六階振型圖,得知平臺的固有頻率范圍,保證在外部激勵下的穩(wěn)定性。最后,針對壓電陶瓷驅(qū)動器難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的問題,基于模糊自整定PID控制算法,對微動平臺實現(xiàn)運(yùn)用控制,確保平臺能夠應(yīng)對工作時非線性、多變量、時變性等復(fù)雜情況;并利用Simulink對控制系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真分析,通過模糊理論修正系統(tǒng)參數(shù),實現(xiàn)控制系統(tǒng)達(dá)到納米級定位精度。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH122

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 關(guān)立新;劉慶玲;;變截面柔性鉸鏈組合柔度計算法及其驗證[J];機(jī)械傳動;2017年04期

2 郝振杰;剛芹果;朱曄;陸微微;;管狀柔性鉸鏈的有限元分析[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2016年02期

3 杜云松;李鐵民;姜\，

本文編號：2680864