本文關鍵詞：平面3-RRR壓電微動平臺位置域軌跡跟蹤控制方法研究

  更多相關文章： 3-RRR壓電微動平臺 壓電陶瓷驅(qū)動器 Bouc-Wen模型 位置域 復合控制

【摘要】：壓電陶瓷驅(qū)動器(PEA)用來驅(qū)動平面3-RRR微動平臺,實現(xiàn)微米級定位和軌跡跟蹤等應用。在微動平臺控制中主要存在兩個問題,一是壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯非線性,二是多壓電陶瓷驅(qū)動系統(tǒng)之間的耦合相關性,這兩個問題相互制約嚴重影響壓電微動平臺定位精度以及軌跡跟蹤性能。因此本文基于這兩個問題研究軌跡跟蹤控制的方法,目的是提高3-RRR壓電微動平臺軌跡跟蹤精度。本文的研究目標主要分為三個方面：(1)建立壓電陶瓷遲滯動力學模型,該模型基于Bouc-Wen遲滯數(shù)學模型用于描述壓電陶瓷的遲滯非線性。(2)為了建立多個壓電陶瓷驅(qū)動系統(tǒng)的相關性,提出基于位置域的逆Bouc-Wen模型前饋補償和PI反饋的復合控制方法。(3)通過系統(tǒng)仿真和實驗驗證該方法的有效性。本文的主要工作如下：首先,建立壓電陶瓷遲滯動力學模型并進行系統(tǒng)參數(shù)辨識,確立壓電陶瓷數(shù)學模型。其次,通過偽剛體模型進行機構運動學分析、運動仿真以及工作空間求解。再者,引入位置域控制的概念設計微動平臺軌跡跟蹤控制算法,并與傳統(tǒng)的時間域控制方法進行比較分析。最后,搭建3-RRR微動平臺仿真系統(tǒng)和實驗平臺系統(tǒng),驗證控制算法的有效性并得出結論。本文的研究結果表明：(1)壓電陶瓷驅(qū)動器遲滯非線性是不可避免的,Bouc-Wen遲滯數(shù)學模型能有效描述壓電陶瓷遲滯現(xiàn)象。(2)3-RRR壓電微動平臺理論工作空間和實際工作空間存在較大差異,原因表現(xiàn)在眾多方面例如微動平臺設計、制造及裝配等誤差所致。(3)本文提出的基于位置域的復合控制方法相比于傳統(tǒng)的時間域控制方法,更有利于提高輪廓軌跡跟蹤精度。
【關鍵詞】：3-RRR壓電微動平臺 壓電陶瓷驅(qū)動器 Bouc-Wen模型 位置域 復合控制
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH703.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 應用前景10
• 1.3 課題的目的和意義10-11
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀文獻綜述11-16
• 1.4.1 3-RRR柔順機構的運動學分析11-12
• 1.4.2 3-RRR柔順機構的動力學分析12-13
• 1.4.3 壓電陶瓷遲滯模型的建模分析13-14
• 1.4.4 壓電微動平臺的控制方法分析14-15
• 1.4.5 位置域控制的方法分析15-16
• 1.5 本文主要工作16-17
• 第二章 壓電陶瓷驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學建模17-29
• 2.1 壓電陶瓷遲滯非線性建模17-21
• 2.1.1 壓電陶瓷驅(qū)動器的特性分析17-18
• 2.1.2 壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯實驗分析18-19
• 2.1.3 壓電陶瓷驅(qū)動器的Bouc-Wen模型19-21
• 2.2 3-RRR微動平臺支鏈驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型21-23
• 2.3 壓電陶瓷遲滯動力學模型參數(shù)辨識23-28
• 2.3.1 粒子群算法描述24
• 2.3.2 參數(shù)辨識過程與結果24-27
• 2.3.3 遲滯非線性結果分析27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 3-RRR微動平臺運動學求解及仿真29-37
• 3.1 機構介紹29-31
• 3.2 運動學分析31-32
• 3.3 雅克比矩陣近似法32-34
• 3.3.1 雅克比矩陣簡介32
• 3.3.2 雅克比矩陣求的求解32-33
• 3.3.3 實驗雅克比矩陣的求解33-34
• 3.4 運動學仿真研究34-36
• 3.5 工作空間分析36
• 3.6 本章小結36-37
• 第四章 3-RRR微動平臺軌跡跟蹤控制方法研究37-47
• 4.1 前饋補償控制37
• 4.2 復合控制方法37-38
• 4.3 基于位置域的復合控制方法38-42
• 4.3.1 位置域控制的概念38-39
• 4.3.2 位置域動力學模型推導39-41
• 4.3.3 基于位置域復合控制器設計41-42
• 4.4 系統(tǒng)仿真研究42-46
• 4.4.1 壓電陶瓷驅(qū)動系統(tǒng)仿真42-44
• 4.4.2 3-RRR微動平臺軌跡跟蹤控制仿真44-46
• 4.5 本章小結46-47
• 第五章 3-RRR微動平臺實驗系統(tǒng)搭建47-60
• 5.1 實驗裝置47-53
• 5.1.1 3-RRR并聯(lián)微動平臺47-48
• 5.1.2 壓電陶瓷驅(qū)動器48-50
• 5.1.3 電渦流位移傳感器50-51
• 5.1.4 dSPACE實時系統(tǒng)51-53
• 5.2 壓電陶瓷軌跡跟蹤控制實驗53-55
• 5.3 終端執(zhí)行器軌跡跟蹤控制實驗55-59
• 5.4 本章小結59-60
• 第六章 總結與展望60-62
• 6.1 論文總結60
• 6.2 創(chuàng)新點60-61
• 6.3 展望61-62
• 參考文獻62-68
• 附錄68-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表與錄用的學術論文72

【參考文獻】

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本文編號：1084379