本文關(guān)鍵詞：基于雙閉環(huán)反饋的精密工作臺(tái)設(shè)計(jì)

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，精密工作臺(tái)被廣泛的應(yīng)用到了航天航空、通信、醫(yī)療、天文、軍事、生物研究、高精度測量等科技領(lǐng)域。精密定位工作臺(tái)是精密加工和制作精密儀器的關(guān)鍵，精密工作臺(tái)的精度決定了測量和生產(chǎn)的產(chǎn)品的精度�？梢钥闯鼍芏ㄎ还ぷ髋_(tái)在高精度儀器和尖端測量中有著決定性的位置。精密工作臺(tái)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)代表國家精密領(lǐng)域的發(fā)展水平，也是各國高科技發(fā)展水平的一項(xiàng)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。本研究就是從這一生產(chǎn)實(shí)際問題出發(fā)，采用雙閉環(huán)反饋控制方法，在利用現(xiàn)在很普遍的光柵測量和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加壓電陶瓷與壓電陶瓷信號(hào)采集系統(tǒng)組成的二級(jí)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能使精密工作臺(tái)的定位精度達(dá)到納米級(jí)。 本設(shè)計(jì)將以具有較大量程的滾珠絲桿為基礎(chǔ)導(dǎo)軌平臺(tái)，步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置，光柵尺傳感器為反饋裝置，搭建底層粗工定位平臺(tái)。輸入相應(yīng)信號(hào)，，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿導(dǎo)軌進(jìn)行移動(dòng)，再利用光柵尺檢測實(shí)際位移，轉(zhuǎn)換為位移電信號(hào)，進(jìn)行反饋，以矯正電機(jī)位移準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)了大量程的基礎(chǔ)上達(dá)到一定定位精度的粗動(dòng)定位。 上層精動(dòng)定位工作臺(tái)將以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器為驅(qū)動(dòng)裝置，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)采集處理電路為反饋裝置，搭建高精度定位工作臺(tái)。利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，可將輸入的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的實(shí)際位移，壓電陶瓷位移精度往往較高，為系統(tǒng)定位精度提供了基礎(chǔ)。將位移信號(hào)傳輸給壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生相應(yīng)的實(shí)際位移，再由信號(hào)采集處理電路對其位移實(shí)際量進(jìn)行檢測并進(jìn)行反饋，反饋信號(hào)再重新輸入給壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，直到達(dá)到設(shè)定位移相同，定位工作臺(tái)停止工作。從而精動(dòng)定位平臺(tái)實(shí)現(xiàn)可高精度的位移定位。再將兩層工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)合起來從而可以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的大量程、高精度的測量和定位。
【關(guān)鍵詞】：光柵尺 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器 閉環(huán)控制 步進(jìn)電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH702
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 精密定位工作臺(tái)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題的研究內(nèi)容14-15
• 第2章 精密工作臺(tái)的方案研究與搭建15-24
• 2.1 粗動(dòng)工作臺(tái)的搭建15-21
• 2.1.1 粗動(dòng)工作臺(tái)承載裝置16
• 2.1.2 粗動(dòng)工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置16-20
• 2.1.3 粗動(dòng)工作臺(tái)位移檢測裝置20-21
• 2.2 精動(dòng)定位工作臺(tái)方案研究和搭建21-23
• 2.2.1 精動(dòng)工作臺(tái)方案研究21-23
• 2.2.2 精動(dòng)工作臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 壓電陶瓷原理特性分析及驅(qū)動(dòng)控制24-34
• 3.1 壓電陶瓷工作原理24-25
• 3.2 壓電陶瓷特性分析25-28
• 3.2.1 遲滯特性25-26
• 3.2.2 非線性特征26
• 3.2.3 蠕變特性26-27
• 3.2.4 溫度特性27
• 3.2.5 剛度特性27
• 3.2.6 壓電陶瓷誤差分析27-28
• 3.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器控制策略28-33
• 3.3.1 PID 閉環(huán)控制策略28-32
• 3.3.2 電壓蠕變模型及控制策略32-33
• 3.3.3 PID 控制器33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器相關(guān)設(shè)計(jì)34-48
• 4.1 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)34
• 4.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)34-39
• 4.2.1 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)34-35
• 4.2.2 D/A 轉(zhuǎn)換電路35
• 4.2.3 功率放大電路35-37
• 4.2.4 電壓跟隨器37-38
• 4.2.5 快速放電電路38-39
• 4.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器反饋系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)39-46
• 4.3.1 應(yīng)變片的選擇39-40
• 4.3.2 檢測電橋電路40-42
• 4.3.3 放大電路42-44
• 4.3.4 濾波電路44-45
• 4.3.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路45-46
• 4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析48-51
• 5.1 精動(dòng)工作臺(tái)性能測試48-50
• 5.1.1 遲滯性測試48-49
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)性能測試49-50
• 5.2 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：789030