本文關(guān)鍵詞：基于波紋簧片型柔性單元的兩自由度精密定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

  更多相關(guān)文章： 精密定位平臺(tái) 波紋簧片型柔性單元 偽剛體模型 電磁驅(qū)動(dòng) 磁滯回線

【摘要】：精密定位技術(shù)是精密制造、精密測量和精密驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著微納技術(shù)的迅速發(fā)展,不同生產(chǎn)和研究領(lǐng)域都亟需越來越高標(biāo)準(zhǔn)的精密定位技術(shù)。如何設(shè)計(jì)具有大行程、高精度以及高度靈活的精密定位平臺(tái)是當(dāng)前精密定位技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵。本論文設(shè)計(jì)了一種基于波紋簧片型柔性單元(簡稱波紋單元)、以電磁驅(qū)動(dòng)的平面兩自由度微位移精密定位平臺(tái),對(duì)波紋單元的剛度特性、驅(qū)動(dòng)器的特性、平臺(tái)靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)特性等進(jìn)行了分析,確定控制方案并進(jìn)行了相關(guān)的仿真分析和試驗(yàn)研究。針對(duì)傳統(tǒng)缺口型、直片型等柔性鉸鏈形變量不足,結(jié)合微位移精密定位平臺(tái)大行程的要求,提出了新型的大柔度周期性波紋簧片型柔性單元。首先,利用偽剛體模型法、伯努利大變形理論、坐標(biāo)變換以及變形疊加的方法求解波紋單元的變形并給出了對(duì)應(yīng)的軌跡方程。然后通過有限元分析軟件結(jié)合控制變量法對(duì)不同參數(shù)組合下的模型進(jìn)行分析,采集分析結(jié)果并進(jìn)行曲線擬合,求得波紋單元的平動(dòng)剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的經(jīng)驗(yàn)公式并展開參數(shù)分析,最后通過誤差分析、平動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)和分析驗(yàn)證了上述公式的適用性和準(zhǔn)確性。基于波紋簧片型柔性單元設(shè)計(jì)了電磁驅(qū)動(dòng)的平面解耦型兩自由度微位移精密定位平臺(tái)。主要設(shè)計(jì)了平臺(tái)的基本構(gòu)型,確定波紋單元的具體尺寸參數(shù),利用有限元軟件分析了三維平臺(tái)模型的靜態(tài)和模態(tài)特性。通過分析多種驅(qū)動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn),選用電磁驅(qū)動(dòng)。分析電磁驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)特性,設(shè)計(jì)容性負(fù)載電路,選擇合適的控制器和傳感器并搭建完整的精密定位系統(tǒng)。然后測定了平臺(tái)實(shí)體模型的靜態(tài)特性,利用分步定位控制消除了殘余震蕩,通過對(duì)磁滯等運(yùn)動(dòng)特性的分析提出對(duì)磁滯回線的電壓補(bǔ)償策略,提高了平臺(tái)系統(tǒng)的開環(huán)定位精度。通過對(duì)平臺(tái)定位系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際檢測,結(jié)果表明了設(shè)計(jì)和分析的合理性,驗(yàn)證了電壓補(bǔ)償策略的有效性和實(shí)用性。最后對(duì)基于缺口型、直片型柔性鉸鏈和波紋簧片型柔性單元的精密定位平臺(tái)的動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行對(duì)比,突出基于波紋單元的精密定位平臺(tái)大行程、高定位精度等特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：精密定位平臺(tái) 波紋簧片型柔性單元 偽剛體模型 電磁驅(qū)動(dòng) 磁滯回線
【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
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 精密定位技術(shù)研究意義10
• 1.2 柔順機(jī)構(gòu)技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 精密定位平臺(tái)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀13-17
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)17-20
• 1.4.1 本論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-18
• 1.4.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 第二章 波紋簧片型柔性單元的變形軌跡20-32
• 2.1 前言20
• 2.2 波紋簧片型柔性單元20-22
• 2.3 單元段的變形分析22-26
• 2.3.1 半環(huán)形梁段的偽剛體模型22-24
• 2.3.2 直片段的大變形24-25
• 2.3.3 單元段的變形分析25-26
• 2.4 波紋單元的變形軌跡求解26-31
• 2.4.1 單元段的變形疊加26-28
• 2.4.2 軌跡公式圖形化28-29
• 2.4.3 驗(yàn)證分析29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 波紋簧片型柔性單元的剛度分析32-46
• 3.1 前言32
• 3.2 剛度分析32-37
• 3.2.1 平動(dòng)剛度33-36
• 3.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)剛度36-37
• 3.3 參數(shù)研究37-42
• 3.3.1 剛度圖形化37-39
• 3.3.2 參數(shù)分析39-42
• 3.4 柔順鉸鏈設(shè)計(jì)42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于波紋簧片型柔性單元的精密定位平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)46-58
• 4.1 前言46
• 4.2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)46-48
• 4.2.1 平臺(tái)模型46-47
• 4.2.2 波紋單元的設(shè)計(jì)47-48
• 4.3 動(dòng)靜態(tài)特性的有限元分析48-50
• 4.4 電磁驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)50-53
• 4.4.1 電磁驅(qū)動(dòng)器50-51
• 4.4.2 非線性驅(qū)動(dòng)力51-52
• 4.4.3 極值點(diǎn)52-53
• 4.5 精密定位平臺(tái)系統(tǒng)的搭建53-57
• 4.5.1 平臺(tái)實(shí)體模型53-54
• 4.5.2 容性負(fù)載電路54-55
• 4.5.3 系統(tǒng)搭建55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 精密定位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制研究58-70
• 5.1 前言58
• 5.2 平臺(tái)靜態(tài)特性測定58-59
• 5.3 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性分析59-63
• 5.3.1 磁滯59-61
• 5.3.2 殘余震蕩61-63
• 5.3.3 位移峰值偏移63
• 5.4 平臺(tái)開環(huán)控制技術(shù)研究63-67
• 5.4.1 控制關(guān)系簡化63-64
• 5.4.2 驅(qū)動(dòng)關(guān)系曲線擬合64-65
• 5.4.3 電壓補(bǔ)償65-67
• 5.5 精密定位平臺(tái)定位實(shí)驗(yàn)研究67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第六章 三種兩自由度精密定位平臺(tái)的性能對(duì)比70-76
• 6.1 前言70
• 6.2 三種精密定位平臺(tái)的有限元分析結(jié)果對(duì)比70-73
• 6.3 三種精密定位平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比73-75
• 6.3.1 靜態(tài)特性73-74
• 6.3.2 定位控制74-75
• 6.4 本章小結(jié)75-76
• 總結(jié)與展望76-80
• 參考文獻(xiàn)80-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果88-90
• 致謝90-91
• 附件91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：548449