發(fā)布時間：2017-03-31 05:27

  本文關(guān)鍵詞：超精密微位移系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文對基于壓電陶瓷驅(qū)動的超精密微位移系統(tǒng)進行了系統(tǒng)地理論分析和實驗研究，旨在采用以柔性鉸鏈機構(gòu)作為導(dǎo)軌，以壓電陶瓷驅(qū)動器作為控制元件來實現(xiàn)超精密的三維定位。 第一章綜述了進行精密微位移系統(tǒng)研究的目的和意義，分析了構(gòu)成微位移系統(tǒng)的各個組成部分的發(fā)展及優(yōu)缺點，并回顧了精密定位微動平臺在國內(nèi)外的發(fā)展概況，確定了本論文的研究任務(wù)。 第二章對壓電陶瓷驅(qū)動器的驅(qū)動機理進行了理論分析，，實驗測試了WTDS—IA型壓電陶瓷驅(qū)動器的特性，并提出了一種線性化方法來對驅(qū)動器輸入／輸出的非線性進行修正，最后建立了壓電陶瓷驅(qū)動器的Preisach遲滯模型并進行了實驗研究。 第三章通過分析各種壓電陶瓷驅(qū)動原理，設(shè)計了一個0～300V可控壓電陶瓷驅(qū)動電源，通過實驗獲得了驅(qū)動電源的各種特性。 第四章首先對柔性鉸鏈進行了理論分析，得出了柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角剛度及拉伸剛度的計算公式，然后用有限元法對公式計算進行了驗證；系統(tǒng)地分析了對稱復(fù)合平行四桿機構(gòu)的導(dǎo)向性能，得到了它的剛度、固有頻率、最大應(yīng)力的計算公式；設(shè)計了一個三維微動工作臺，對其剛度，固有頻率分別進行了理論、有限元及實驗研究。 第五章分別采用開環(huán)控制和PID控制算法，設(shè)計了一個控制系統(tǒng)，利用該控制系統(tǒng)進行了微動平臺的定位控制研究，分別獲得了±0.17um和±0.01um的定位精度。通過給PID控制器增加前饋環(huán)節(jié)，使定位時間從1.2s降低到0.3s，有效地提高了系統(tǒng)進行精密定位的動態(tài)性能。 第六章概括了本論文的主要工作，并展望今后需進一步開展的工作。
【關(guān)鍵詞】：壓電驅(qū)動器 Preisach模型 柔性鉸鏈 微動平臺 PID控制
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 第一章 緒論9-27
• 1.1 研究微位移系統(tǒng)的背景和意義9-10
• 1.2 微位移系統(tǒng)的構(gòu)成10-21
• 1.2.1 微位移系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)10
• 1.2.2 微位移驅(qū)動器及其優(yōu)缺點10-15
• 1.2.3 導(dǎo)軌形式及其特點15-17
• 1.2.4 檢測裝置17-19
• 1.2.5 控制系統(tǒng)19-21
• 1.3 國內(nèi)外微動工作臺研究現(xiàn)狀21-26
• 1.3.1 柔性支承--壓電陶瓷驅(qū)動21-24
• 1.3.2 超磁致伸縮材料驅(qū)動的微動工作臺24
• 1.3.3 其它形式的微動工作臺24-26
• 1.4 本文的研究內(nèi)容26-27
• 第二章 壓電陶瓷驅(qū)動器特性研究27-44
• 2.1 驅(qū)動器伸縮機理分析27-30
• 2.1.1 壓電與電致伸縮效應(yīng)27-28
• 2.1.2 壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)的微觀機理28-29
• 2.1.3 電致伸縮型壓電驅(qū)動器描述29-30
• 2.2 WTDS-IA型壓電驅(qū)動器的靜態(tài)特性30-35
• 2.2.1 概述30
• 2.2.2 力位移特性30-32
• 2.2.3 電壓位移特性32-34
• 2.2.4 重復(fù)性34-35
• 2.2.5 穩(wěn)定性35
• 2.3 壓電驅(qū)動器的電源線性化方法35-37
• 2.4 驅(qū)動器非線性滯回模型的建立37-43
• 2.4.1 引言37
• 2.4.2 Preisach模型的建立37-41
• 2.4.3 實驗研究41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 壓電陶瓷驅(qū)動電源設(shè)計44-53
• 3.1 引言44
• 3.2 壓電陶瓷驅(qū)動電源的特點44-45
• 3.3 壓電陶瓷驅(qū)動電源的原理45-46
• 3.4 直流放大式驅(qū)動電路設(shè)計46-49
• 3.4.1 工作原理46
• 3.4.2 計算機接口46-47
• 3.4.3 高壓穩(wěn)壓電路47-48
• 3.4.4 放大電路48-49
• 3.4.5 放電回路49
• 3.5 驅(qū)動電源的性能測試和實驗分析49-52
• 3.5.1 線性度49-50
• 3.5.2 分辨率50-51
• 3.5.3 輸出電壓波紋51
• 3.5.4 電源的階躍響應(yīng)特性51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 微動平臺設(shè)計及特性研究53-70
• 4.1 柔性鉸鏈設(shè)計53-59
• 4.1.1 概述53
• 4.1.2 柔性鉸鏈的力學模型53-55
• 4.1.3 正圓鉸鏈各參數(shù)對轉(zhuǎn)角剛度的影響55-57
• 4.1.4 有限元驗證57-59
• 4.2 平臺結(jié)構(gòu)分析59-63
• 4.2.1 平行四桿機構(gòu)導(dǎo)向性能分析59-60
• 4.2.2 微位移機構(gòu)的靜態(tài)剛度K60-61
• 4.2.3 弱截面處的最大應(yīng)力σ61-62
• 4.2.4 微位移機構(gòu)的固有頻率62-63
• 4.3 三維微動平臺的設(shè)計63-67
• 4.3.1 平臺設(shè)計63-65
• 4.3.2 有限元分析65-67
• 4.4 平臺特性的實驗研究67-69
• 4.4.1 微動平臺的剛度67-68
• 4.4.2 微動平臺的靜態(tài)特性68
• 4.4.3 微動平臺的固有頻率68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 微動平臺精密定位控制研究70-79
• 5.1 引言70
• 5.2 微位移系統(tǒng)的模型建立70-71
• 5.3 開環(huán)定位控制研究71-73
• 5.4 PID反饋控制研究73-78
• 5.4.1 PID控制的實現(xiàn)思想73-75
• 5.4.2 PID參數(shù)對系統(tǒng)誤差的影響75
• 5.4.3 PID控制器設(shè)計75-76
• 5.4.4 實驗研究76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表(投寄)論文84
• 攻讀碩士學位期間參與的科研項目84-85
• 致謝85

【引證文獻】

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本文編號：279029