本文關(guān)鍵詞：全壓電驅(qū)動(dòng)的二維大行程納米定位平臺(tái)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著先進(jìn)加工制造,微電子工程,生物醫(yī)學(xué)工程、光學(xué)精密工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,這對(duì)精密定位技術(shù)提出了越來越高的要求,不但要求具有納米級(jí)定位精度,而且需要能夠?qū)崿F(xiàn)大行程跨尺度定位。然而大行程和高精度是一對(duì)不可兼得的矛盾體,研究如何在大行程范圍內(nèi)快速、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)納米級(jí)定位,開展大行程跨尺度精密定位的研究具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)國(guó)家863重大項(xiàng)目“微細(xì)結(jié)構(gòu)跨尺度高分辨層析成像與檢測(cè)系統(tǒng)”對(duì)大行程跨尺度納米定位的要求,基于宏微結(jié)合和全壓電驅(qū)動(dòng)的思想,結(jié)合壓電馬達(dá)和壓電陶瓷的全壓電驅(qū)動(dòng)方式,研制了全壓電驅(qū)動(dòng)的二維大行程納米定位平臺(tái)。根據(jù)課題要求,首先對(duì)大行程納米定位平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了定位方案和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),整個(gè)定位平臺(tái)系統(tǒng)由壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的大行程定位平臺(tái)和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)組成。并且對(duì)定位平臺(tái)系統(tǒng)的各主要組成部分進(jìn)行了工作機(jī)理分析和對(duì)比選型分析,在此基礎(chǔ)上提出了全壓電驅(qū)動(dòng)定位控制原理,并在理論上建立了該定位系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。其次,采用了等效電路法和運(yùn)動(dòng)學(xué)方法,建立了壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)的等效電路模型,得到了系統(tǒng)模型傳遞函數(shù)。研究了壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)控制方法,基于壓電馬達(dá)AC連續(xù)驅(qū)動(dòng)模式和DC掃描模式提出了一種跨尺度納米定位方法,采用增量式PID算法實(shí)現(xiàn)了定位系統(tǒng)穩(wěn)定輸出和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并從理論解析法和有限元仿真兩方面對(duì)微動(dòng)臺(tái)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了分析和驗(yàn)證,得到了其鉸鏈基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、剛度及固有頻率,并對(duì)其進(jìn)行了建模分析。最后,分別搭建了壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)以及壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)所設(shè)計(jì)的兩級(jí)壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的各項(xiàng)定位性能進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于壓電馬達(dá)和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的全壓電驅(qū)動(dòng)定位策略可以實(shí)現(xiàn)大行程跨尺度納米定位的要求。本文研究?jī)?nèi)容屬于基礎(chǔ)性研究工作,在后期研究中將進(jìn)行兩級(jí)壓電驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)系統(tǒng)集成和大閉環(huán)定位控制研究。
【關(guān)鍵詞】：大行程 壓電馬達(dá) 壓電陶瓷 精密定位 DC掃描模式
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題背景及研究意義10-11
• 1.3 大行程納米定位技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析11-18
• 1.3.1 單級(jí)驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 雙級(jí)驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析17-18
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第二章 全壓電驅(qū)動(dòng)的二維大行程納米定位臺(tái)方案設(shè)計(jì)20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 大行程納米定位平臺(tái)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)20-29
• 2.2.1 驅(qū)動(dòng)源及其機(jī)理分析21-27
• 2.2.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)27-28
• 2.2.3 位移檢測(cè)與反饋裝置28-29
• 2.3 全壓電驅(qū)動(dòng)定位控制原理29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)系統(tǒng)建模及控制方法研究33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)建模分析33-36
• 3.2.1 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)建模33-34
• 3.2.2 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模34-36
• 3.3 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)控制方法研究36-45
• 3.3.1 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模式分析36-39
• 3.3.2 誤差補(bǔ)償控制方法39-41
• 3.3.3 PID控制41-45
• 3.4 小結(jié)45-46
• 第四章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與建模分析46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 壓電陶瓷致動(dòng)器46-49
• 4.3 二維微動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析49-54
• 4.3.1 微動(dòng)定位平臺(tái)的解析法分析50-52
• 4.3.2 微動(dòng)定位平臺(tái)的有限元分析52-54
• 4.4 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微定位平臺(tái)建模分析54-57
• 4.4.1 壓電陶瓷的建模54-55
• 4.4.2 微動(dòng)定位平臺(tái)的建模55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 全壓電驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建58-59
• 5.3 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)調(diào)試59-60
• 5.4 壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究60-64
• 5.4.1 掃描范圍（定位行程）性能測(cè)試60-61
• 5.4.2 AC驅(qū)動(dòng)模式定位速度特性測(cè)試61-62
• 5.4.3 DC掃描驅(qū)動(dòng)模式定位特性測(cè)試62
• 5.4.4 定位平臺(tái)分辨率的測(cè)試62-63
• 5.4.5 定位平臺(tái)重復(fù)定位精度的測(cè)試63-64
• 5.5 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究64-68
• 5.5.1 微動(dòng)定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成64-65
• 5.5.2 微動(dòng)定位平臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)試65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果77-78
• 致謝78-79

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本文編號(hào)：292700