本文關(guān)鍵詞：高精度微定位器結(jié)構(gòu)與控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微定位器是精密加工、納米技術(shù)的重要組成部分,它一般由驅(qū)動元件、微動平臺、控制電路三個部分組成。本文對驅(qū)動元件和控制電路兩個部分進行了簡單的分析討論,重點研究了微動平臺的分析設(shè)計,主要工作包括: (1) 柔性鉸鏈單元的力學(xué)模型的建立與解析法分析,壓電陶瓷驅(qū)動元件的分類以及逆壓電效應(yīng)的分析。 (2) 對傳統(tǒng)的基于柔性鉸鏈的柔性機構(gòu)和一種新的基于柔性懸臂梁的柔性機構(gòu)進行了對比分析,分析結(jié)果表明在相同的外形尺寸和作用力下,新柔性機構(gòu)的輸出位移增加了2倍,最大應(yīng)力減少了4%。利用解析法推導(dǎo)出了基于柔性懸臂梁的柔性機構(gòu)的設(shè)計公式,該方法可以減少設(shè)計參數(shù)并大大減少計算量。采用正交試驗的方法對基于柔性懸臂梁的一維柔性結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計以獲得最大的輸出位移:對最優(yōu)結(jié)構(gòu)進行了強度校核、模態(tài)分析。 (3) 在一維微動平臺的基礎(chǔ)上,對疊加式、串聯(lián)式、并聯(lián)式三種二維微定位器微動平臺的性能進行了分析比較,選擇了性能最優(yōu)的并聯(lián)式進行了理論建模分析和有限元仿真分析,分析了該結(jié)構(gòu)的運動方向間的交叉干擾以及各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對微動平臺輸出位移的影響。 (4) 分析了電阻應(yīng)變片式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器測量位移的工作原理及其特點,選擇了最適合進行高精度微位移測量的極矩變化式電容傳感器作為微定位器使用的位移測量傳感器。 (5) 提出了微定位器的硬件控制方案,給出了兩種控制方法:帶有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋環(huán)的PID控制方法和Fuzzv—PI多模態(tài)分段控制方法。
【關(guān)鍵詞】：微定位器 柔性機構(gòu) 柔性鉸鏈 壓電陶瓷 有限元法
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 緒論7-16
• 1.1 微定位器概述7-11
• 1.1.1 微定位器分類7-9
• 1.1.2 微定位器應(yīng)用范圍9-11
• 1.2 微定位器研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 柔性鉸鏈和壓電陶瓷16-28
• 2.1 柔性鉸鏈16-20
• 2.1.1 柔性鉸鏈概述16-17
• 2.1.2 柔性鉸鏈的力學(xué)模型與解析法分析17-20
• 2.2 壓電材料概述20-22
• 2.2.1 壓電效應(yīng)20-21
• 2.2.2 壓電材料分類21-22
• 2.3 壓電陶瓷研究22-26
• 2.3.1 壓電陶瓷器件的結(jié)構(gòu)形式22
• 2.3.2 壓電陶瓷的基本特性分析22-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 一維微定位器結(jié)構(gòu)設(shè)計分析28-46
• 3.1 兩種柔性機構(gòu)的對比分析28-34
• 3.1.1 柔性機構(gòu)概述28-29
• 3.1.2 兩種柔性機構(gòu)的有限元分析29-32
• 3.1.3 兩種柔性機構(gòu)解析法設(shè)計32-34
• 3.1.4 兩種柔性機構(gòu)對比分析的結(jié)論34
• 3.2 基于柔性懸臂梁的柔性機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計34-41
• 3.2.1 正交試驗設(shè)計概述35
• 3.2.2 柔性機構(gòu)的正交試驗設(shè)計35-37
• 3.2.3 柔性機構(gòu)的正交試驗分析37-40
• 3.2.4 柔性機構(gòu)應(yīng)力校核40-41
• 3.3 柔性機構(gòu)的模態(tài)分析41-43
• 3.4 仿真結(jié)果與理論值的比較分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 二維微定位器結(jié)構(gòu)設(shè)計分析46-63
• 4.1 三種形式的二維微定位器結(jié)構(gòu)46-49
• 4.1.1 疊加式結(jié)構(gòu)46-47
• 4.1.2 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)47-49
• 4.1.2 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)49
• 4.2 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的解析法分析49-54
• 4.3 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)模態(tài)分析54-55
• 4.4 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的交義干擾分析55-58
• 4.5 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析58-60
• 4.6 十字型二維柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)初步研究60-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第5章 微位移測量與微定位器控制63-72
• 5.1 微位移測量方法63-68
• 5.1.1 電阻應(yīng)變式位移傳感器63-65
• 5.1.2 電感式位移傳感器65-66
• 5.1.3 電容式位移傳感器66-68
• 5.2 微定位器控制方案68-71
• 5.2.1 微定位器閉環(huán)控制硬件結(jié)構(gòu)68-69
• 5.2.2 微定位器控制方法69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 研究結(jié)論72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 論文發(fā)表情況74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-80

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王光亮;楊川;;二維微動工作臺的設(shè)計與分析[J];機床與液壓;2008年05期

2 周虎;楊建國;陳少梅;;基于壓電陶瓷的超精密進給系統(tǒng)的設(shè)計與分析[J];機械設(shè)計;2010年08期

3 曹衛(wèi)鋒;曲和高;;二維超精密定位系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年27期

4 張艷君;;基于ANSYS的二維微動平臺的性能分析[J];機床與液壓;2013年09期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 方小東;基于新型菱形放大機構(gòu)的微位移工作臺結(jié)構(gòu)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 韓同鵬;非圓車削系統(tǒng)中刀具的精密定位技術(shù)研究[D];寧波大學(xué);2010年

3 范春輝;全柔性機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法和實驗研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2006年

4 成黎;AFM壓電驅(qū)動器建模與控制研究[D];山東大學(xué);2010年

5 米杰;原位納米壓痕/劃痕測試裝置的設(shè)計與試驗研究[D];吉林大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：高精度微定位器結(jié)構(gòu)與控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：445351