本文選題：壓電陶瓷　切入點：兩維偏擺鏡　出處：《中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)》2015年碩士論文

【摘要】：光束合成設備中,為每臺激光器配備了相應的壓電陶瓷兩維偏擺鏡來補償激光的光路偏移。項目中偏擺鏡在兩個方向的擺角行程范圍都要不小于±1mrad,偏擺鏡的整行程重復定位精度要優(yōu)于20μrad。因此,需要設計壓電陶瓷兩維偏擺鏡的驅動系統(tǒng),實現(xiàn)高精度的定位要求。本設計首先建立了壓電陶瓷兩維偏擺鏡驅動系統(tǒng)硬件的總體框架,論述了各個模塊的設計原理,包括控制模塊、驅動電源模塊、檢測回路模塊。控制模塊主要討論了DSP芯片和FPGA芯片選擇及其外圍電路設計、D/A轉換電路和A/D轉換電路設計;驅動電源模塊包括原理及需求分析、器件的選擇、電路的設計等;檢測回路模塊主要論述了放大電路的工作原理和電路設計。接著對所設計的硬件電路的性能進行了測試,實驗表明該硬件電路的各項指標都能滿足要求。然后,在壓電陶瓷遲滯特性的基礎上,建立了改進非對稱PI遲滯模型,解決了遲滯曲線非對稱的問題,使得擬合精度提高了�；诟倪M非對稱PI遲滯模型,采用二分法設計了前饋控制算法,補償?shù)魤弘娞沾傻倪t滯特性導致的非線性。然后進行PID反饋控制算法的設計,將前饋控制與反饋控制結合得到了復合控制算法,使得跟蹤精度達到了16.2μrad。本文重點關注了小角度偏轉條件下驅動方式的選擇問題以及怎樣提高控制精度問題。理論研究和實驗表明,這項研究工作提高了壓電陶瓷的性能,對壓電陶瓷兩維偏擺鏡在光束合成設備中的應用具有重要的理論意義和實際價值。
[Abstract]:In beam synthesis equipment, Each laser is equipped with the corresponding piezoelectric ceramic two dimensional pendulum mirror to compensate the optical path offset. The range of swing angle stroke of the pendulum mirror in both directions is not less than 鹵1mrad. the precision of the whole stroke repeat positioning of the pendulum mirror is better than 20 渭 rad. therefore, It is necessary to design the driving system of the piezoelectric ceramic two-dimensional pendulum mirror to achieve the high precision positioning requirements. Firstly, the overall hardware frame of the piezoelectric ceramic two-dimensional pendulum mirror driving system is established, and the design principle of each module is discussed. The control module mainly discusses the selection of DSP chip and FPGA chip and the peripheral circuit design of D / A conversion circuit and A / D conversion circuit, the driving power module includes the principle and requirement analysis, the control module includes the control module, the driving power supply module, the control module, the control module, the DSP chip and the FPGA chip selection and the peripheral circuit design. The circuit module mainly discusses the working principle and circuit design of the amplifier circuit. Then the performance of the designed hardware circuit is tested. Experiments show that all the parameters of the circuit can meet the requirements. Then, based on the hysteresis characteristics of piezoelectric ceramics, an improved asymmetric Pi hysteresis model is established to solve the problem of asymmetric hysteresis curve. Based on the improved asymmetric Pi hysteresis model, the feedforward control algorithm is designed by using dichotomy to compensate for the nonlinearity caused by hysteresis of piezoelectric ceramics. Then the PID feedback control algorithm is designed. The compound control algorithm is obtained by combining feedforward control with feedback control. The tracking accuracy reaches 16.2 渭 rad. this paper focuses on the choice of driving mode and how to improve the control precision under the condition of small angle deflection. The theoretical and experimental results show that the research work improves the performance of piezoelectric ceramics. It has important theoretical significance and practical value for the application of piezoelectric ceramic two dimensional pendulum mirror in beam synthesis equipment.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN24;TM282

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本文編號：1699418