微夾持器作為一種末端執(zhí)行器廣泛應(yīng)用于光學(xué)檢測、生物醫(yī)療和微納操作等精密工程領(lǐng)域,為了實(shí)現(xiàn)微夾持器對不規(guī)則微小物體的穩(wěn)定夾持、避免夾取過程中操作對象脫落損傷,設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)合理、響應(yīng)速度快、夾持精度高、夾持穩(wěn)定的微夾持器具有重要意義。本文針對2點(diǎn)接觸式的平面夾持易失穩(wěn)、夾持可靠性不高、夾持精度低等問題,提出了利用橋式放大和杠桿放大原理,設(shè)計(jì)一種新型的4點(diǎn)接觸微夾持器,并建立了幾何模型;根據(jù)輸入位移與輸出位移之間的放大關(guān)系建立了微夾持器放大系數(shù)的數(shù)學(xué)模型,確定了微夾持器的理論放大倍數(shù)計(jì)算公式,并利用ANSYS對其仿真分析,結(jié)果表明該夾持器具有較大的夾持行程和較快的響應(yīng)速度。為了提高微夾持器的綜合性能,本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的多目標(biāo)優(yōu)化方法,建立了不同設(shè)計(jì)參數(shù)的有限元模型;通過拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法選取試驗(yàn)點(diǎn),利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練推導(dǎo)出設(shè)計(jì)參數(shù)與性能指標(biāo)之間的全局映射關(guān)系,并通過多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行全局尋優(yōu)搜索運(yùn)算,求出設(shè)計(jì)最優(yōu)解并確定了合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及仿真對比,結(jié)果表明優(yōu)化后微夾持器固有頻率增大了10.85%,放大倍數(shù)增大了7.15%,最大應(yīng)力降低了4.47%,說明四點(diǎn)接觸夾... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微夾持器驅(qū)動(dòng)方式研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微夾持器柔順機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 平面四爪微夾持器設(shè)計(jì)與分析
    2.1 引言
    2.2 四點(diǎn)接觸式執(zhí)行器操作分析
    2.3 直圓柔性鉸鏈剛度計(jì)算分析
    2.4 平面四爪微夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.5 放大倍數(shù)理論分析
        2.5.1 內(nèi)部支鏈分析
        2.5.2 外部支鏈分析
    2.6 有限元仿真分析
        2.6.1 放大倍數(shù)分析
        2.6.2 固有頻率分析
        2.6.3 最大應(yīng)力分析
    2.7 結(jié)論
第三章 平面四爪微夾持器多目標(biāo)優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 微夾持器結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.3 性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)變量
    3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理
        3.4.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面法的優(yōu)化流程
    3.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模
        3.5.1 建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        3.5.2 確定訓(xùn)練樣本
        3.5.3 泛化能力檢驗(yàn)
    3.6 多目標(biāo)優(yōu)化
    3.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.8 結(jié)論
第四章 基于PID的微夾持器控制
    4.1 引言
    4.2 PID控制原理
    4.3 壓電執(zhí)行器傳遞函數(shù)
    4.4 微驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力學(xué)模型
    4.5 微夾持器PID參數(shù)辨識
    4.6 結(jié)論
第五章 空間四爪微夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
    5.1 引言
    5.2 空間微夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.3 理論分析
        5.3.1 放大倍數(shù)理論分析
    5.4 有限元仿真分析
        5.4.1 放大倍數(shù)分析
        5.4.2 固有頻率分析
        5.4.3 最大應(yīng)力分析
    5.5 相關(guān)性分析
    5.6 結(jié)論
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要工作及結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于改進(jìn)PI模型的壓電陶瓷遲滯特性補(bǔ)償控制[J]. 于志亮,劉楊,王巖,李松,譚久彬.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]基于Kriging模型的微夾持器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 胡俊峰,蔡建陽,鄭昌虎.  中國機(jī)械工程. 2016(14)
[4]壓電微動(dòng)平臺的改進(jìn)PID控制[J]. 蔡成波,崔玉國,蔡永根,李勇.  壓電與聲光. 2016(03)
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碩士論文
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本文編號：3020195