本文關(guān)鍵詞：嵌入式壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們的研究已擴(kuò)展到微觀領(lǐng)域。在顯微外科、超精密加工等領(lǐng)域急需達(dá)到納米級(jí)定位精度。而在微操作器、微小型機(jī)器人等領(lǐng)域,操作對(duì)象的微小化也使整個(gè)系統(tǒng)急需更小的尺度支持。 作為納米級(jí)定位領(lǐng)域的一種新型材料,壓電陶瓷微位移器具有體積小、位移分辨率高、頻響高、無噪聲、不發(fā)熱等特點(diǎn),是一種理想的微位移元件。而采用電壓驅(qū)動(dòng)方法控制壓電陶瓷,開環(huán)時(shí)存在遲滯、蠕變和位移非線性;采用電荷驅(qū)動(dòng)方法,開環(huán)控制線性良好,但低頻穩(wěn)定性差。 針對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)存在的上述問題,本文結(jié)合國家自然基金項(xiàng)目“壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器件極化模型與驅(qū)動(dòng)方法的研究”(編號(hào):60274053),以高壓運(yùn)算放大器為核心元件,通過分析電壓、電流型驅(qū)動(dòng)器原理及電路參數(shù),提出了一種彌補(bǔ)其不足的復(fù)合型驅(qū)動(dòng)方法。將電壓與電流環(huán)合理的組合,構(gòu)成復(fù)合型驅(qū)動(dòng)器,其在原理上同時(shí)具備電壓驅(qū)動(dòng)器的低頻穩(wěn)定性及電流驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)精確性。通過電路分析,研制了電壓、電流及復(fù)合控制型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。并通過優(yōu)化電路參數(shù),在其他性能指標(biāo)不降的情況下提高了原電壓及電流型驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能。 針對(duì)現(xiàn)有壓電陶瓷控制系統(tǒng)體積大,功耗高,不便移動(dòng)的特點(diǎn),引入嵌入式設(shè)計(jì)方法,基于雙核架構(gòu)設(shè)計(jì)了嵌入式壓電陶瓷控制器。并結(jié)合設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器建立了完整的壓電陶瓷微定位控制系統(tǒng),使用新型架構(gòu)的嵌入式控制器依據(jù)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì),其在保證滿足原有系統(tǒng)功能需求的前提下提供了小體積、低功耗、弱干擾等新特性,為基于壓電陶瓷的設(shè)備小型化、便攜化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 最后,結(jié)合壓電陶瓷微動(dòng)工作臺(tái),建立了納米級(jí)定位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。與原有的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),并對(duì)新型壓電陶瓷定位系統(tǒng)進(jìn)行了性能測(cè)試,給出了所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)指明了驅(qū)動(dòng)器中直接影響壓電陶瓷微定位性能的關(guān)鍵電路參數(shù)。 本文研制的壓電陶瓷嵌入式控制系統(tǒng)適用于靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)高速定位等不同應(yīng)用場(chǎng)合,為進(jìn)一步研制小型化、集成化、通用化的壓電陶瓷微定位系統(tǒng)提供了理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：納米級(jí)定位 壓電陶瓷 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器 復(fù)合控制 嵌入式系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題背景8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析8-12
• 1.2.1 電壓控制型驅(qū)動(dòng)器8-9
• 1.2.2 電荷（流）控制型驅(qū)動(dòng)器9-11
• 1.2.3 嵌入式控制器11-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器研究14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器原理14-15
• 2.3 驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-24
• 2.3.1 電壓型驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)15-18
• 2.3.2 電流型驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)18-21
• 2.3.3 復(fù)合型驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)21-24
• 2.4 高壓運(yùn)放的選擇24-25
• 2.5 驅(qū)動(dòng)器框圖及實(shí)物25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 壓電陶瓷嵌入式控制器研究27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 嵌入式方法簡介27-29
• 3.2.1 嵌入式的概念及意義27
• 3.2.2 嵌入式設(shè)計(jì)的方法27-28
• 3.2.3 壓電陶瓷控制器的功能28
• 3.2.4 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)目標(biāo)結(jié)構(gòu)28-29
• 3.3 嵌入式控制器硬件設(shè)計(jì)29-33
• 3.3.1 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-30
• 3.3.2 雙核間通訊方式設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.3 控制器主要器件選擇31-32
• 3.3.4 控制器與驅(qū)動(dòng)器的連接32-33
• 3.4 嵌入式控制器軟件設(shè)計(jì)33-37
• 3.4.1 基于ARM的嵌入式軟件設(shè)計(jì)34-35
• 3.4.2 基于DSP的控制軟件設(shè)計(jì)35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究38-57
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)38-39
• 4.3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析39-55
• 4.3.1 HPV系列壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器性能實(shí)驗(yàn)39-40
• 4.3.2 電壓控制型驅(qū)動(dòng)器性能實(shí)驗(yàn)40-48
• 4.3.2.1 阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)41-43
• 4.3.2.2 容性負(fù)載實(shí)驗(yàn)43-45
• 4.3.2.3 壓電陶瓷工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)45-48
• 4.3.3 電流控制型驅(qū)動(dòng)器性能實(shí)驗(yàn)48-53
• 4.3.3.1 容性負(fù)載實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.3.3.2 壓電陶瓷工作臺(tái)實(shí)驗(yàn)49-51
• 4.3.3.3 輸出穩(wěn)定性控制實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.3.3.4 熱分析52-53
• 4.3.4 復(fù)合控制型驅(qū)動(dòng)器實(shí)驗(yàn)及仿真53-55
• 4.4 結(jié)論55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 附錄61-70
• 4.6 附錄1 電壓控制型驅(qū)動(dòng)器原理圖61-62
• 4.7 附錄2 電流控制型驅(qū)動(dòng)器原理圖62-63
• 4.8 附錄3 嵌入式控制器部分原理圖63-69
• 4.9 附錄4 嵌入式軟件及控制程序代碼69-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明71-72
• 致謝72

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳佳杰;基于壓電驅(qū)動(dòng)的多自由度微操縱平臺(tái)及其測(cè)控技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 彭輝海;壓電音叉叉股頻率特性測(cè)試系統(tǒng)研究[D];東華大學(xué);2012年

3 周文;壓電陶瓷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];南京師范大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：388950