本文關(guān)鍵詞： 粘滑驅(qū)動(dòng) 殘余振動(dòng) 前饋控制 微操作　出處：《華南理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：跨尺度精密定位技術(shù)是微納操作領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。作為一種滿足該技術(shù)要求的累積式驅(qū)動(dòng)方法,粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,驅(qū)動(dòng)波形簡(jiǎn)單,具有理論與應(yīng)用價(jià)值。本文設(shè)計(jì)了一種基于柔順機(jī)構(gòu)的粘滑驅(qū)動(dòng)微操作系統(tǒng),并以提高該系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能為目標(biāo)。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,粘滑驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)受到驅(qū)動(dòng)波形、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、接觸面摩擦力變化等諸多因素的影響。為進(jìn)行定量分析并實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制,通過(guò)抽象物理參數(shù)建立了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)討論,將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化為二階質(zhì)量-彈簧-阻尼模型,接觸面摩擦學(xué)模型選用Lu Gre模型。針對(duì)柔順機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)高頻驅(qū)動(dòng)下系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了分析,給出了驅(qū)動(dòng)波形參數(shù)許用值與壓電陶瓷預(yù)緊力的關(guān)系式。其次,為抑制系統(tǒng)殘余振動(dòng)以提高粘滑驅(qū)動(dòng)性能,對(duì)點(diǎn)阻濾波器、輸入整形器兩種開(kāi)環(huán)前饋控制方法進(jìn)行了研究。通過(guò)繪制殘余振動(dòng)比與上升時(shí)間比曲線,分析對(duì)比了兩種方法的魯棒性與響應(yīng)速度。最后,對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,并搭建粘滑驅(qū)動(dòng)微操作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。仿真分析了驅(qū)動(dòng)信號(hào)參數(shù)、二階系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)塊質(zhì)量及預(yù)壓力參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)速度的影響,并且對(duì)開(kāi)環(huán)前饋控制方法抑振效果進(jìn)行了對(duì)比分析。仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了理論模型的正確性和開(kāi)環(huán)控制方法抑制殘余振動(dòng)、改善驅(qū)動(dòng)性能的有效性。實(shí)驗(yàn)表明,柔順機(jī)構(gòu)的振動(dòng)現(xiàn)象是制約微操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能的主要原因。
[Abstract]:Cross-scale precise positioning technology is the key technology in the field of micro-nano operation. As a cumulative driving method to meet the requirements of this technology, the stick-slip driving system is compact in structure and simple in driving waveform. This paper designs a kind of stick-slip driving micro-operating system based on compliant mechanism, and aims at improving the driving performance of the system. The main research contents are as follows: first, the realization of stick-slip driver is driven by waveform. In order to make quantitative analysis and realize the control of the system, the dynamic model of the system is established by abstract physical parameters. The drive mechanism is simplified as a second-order mass-spring-damping model, and Lu Gre model is selected for the friction model of the contact surface. The reliability of the system under high frequency driving is analyzed according to the characteristics of the compliant mechanism. The relation between the allowable value of driving waveform parameters and the pretension force of piezoelectric ceramics is given. Secondly, in order to suppress the residual vibration of the system to improve the stick-slip driving performance, the point resistive filter is obtained. Two open loop feedforward control methods of input shaper are studied. By drawing the curve of residual vibration ratio and rising time ratio, the robustness and response speed of the two methods are analyzed and compared. Finally, the viscous slip driving system is simulated and analyzed. The effects of driving signal parameters, second-order system parameters, mass of moving blocks and pre-pressure parameters on the driving speed are simulated and analyzed. The simulation results and experimental results verify the correctness of the theoretical model and the effectiveness of the open-loop control method to suppress residual vibration and improve the driving performance. The vibration of compliant mechanism is the main reason to restrict the driving performance of micro operating system.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1539406