【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的發(fā)展,微定位技術(shù)在精密加工、精細(xì)操作等領(lǐng)域的應(yīng)用愈加精進(jìn),其性能指標(biāo)方面的要求也越來(lái)越高,開(kāi)發(fā)一套兼具定位精度高、定位行程大、帶載能力強(qiáng)等優(yōu)良特性的微定位系統(tǒng)將具有重要意義。本文利用超磁致伸縮材料制作驅(qū)動(dòng)器作為位移驅(qū)動(dòng)裝置,采用柔性鉸鏈平臺(tái)作為位移傳動(dòng)機(jī)構(gòu),搭建可實(shí)現(xiàn)X-Y平面內(nèi)定位的微定位工作臺(tái),并搭配核心控制器TMS320F28335DSP及其他部件構(gòu)成微定位系統(tǒng),主要工作內(nèi)容如下:借助J-A磁滯模型建立了微定位工作臺(tái)數(shù)學(xué)模型,針對(duì)其中存在的六個(gè)未知參數(shù)(α、M_s、a、k、c、γ),提出一種自適應(yīng)慣性系數(shù)粒子群算法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),并分別采用了DSP硬件和MATLAB軟件作為算法運(yùn)行環(huán)境,對(duì)比分析了該算法的有效性。同時(shí)將模型計(jì)算結(jié)果與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了所建模型的可靠性。從硬件和軟件展開(kāi)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),硬件方面主要對(duì)控制器、激勵(lì)電源、傳感器以及其他設(shè)備外圍接口進(jìn)行選型及設(shè)計(jì),而軟件部分,采用LabVIEW設(shè)計(jì)了上位機(jī)控制及顯示界面,下位機(jī)DSP控制程序包括串口通訊、AD采集等實(shí)時(shí)控制代碼段。搭建開(kāi)環(huán)測(cè)試平臺(tái)測(cè)量了微定位工作臺(tái)工作性能參數(shù),選擇應(yīng)用前饋+PID控制策略,實(shí)現(xiàn)了微定位工作臺(tái)X單方向上的點(diǎn)位控制和位移跟蹤連續(xù)控制,分析了單向定位效果。通過(guò)固定不同Y向位置比較X向輸出位移與激勵(lì)電流的關(guān)系,分析微定位工作臺(tái)X-Y平面的定位效果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,定位分辨力達(dá)到10nm,響應(yīng)時(shí)間約為400ms,微定位工作臺(tái)X方向上的定位行程達(dá)到33.8μm,Y方向上為38.5μm,在X單方向上的定位誤差最大為0.855μm,且在X-Y平面一定范圍內(nèi)表現(xiàn)出較為良好的重復(fù)性。圖[47]表[6]參[55]
【圖文】：

-1AdaptaMat 公司 MSMA 直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator圖 1-2 吉林大學(xué)扭臂式靜電微驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University靜電類(lèi)靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器是利用電荷間“同性相斥、異性相吸”的相互作用力即庫(kù)侖力，電極產(chǎn)生足夠發(fā)生平移或者扭轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)形式。由庫(kù)侖定律得，庫(kù)侖力大小與電極中電荷載荷量的數(shù)量積成正比，與正負(fù)電荷間距離的平方成反比，宏觀現(xiàn)為與電流大小、器件表面積或尺寸有關(guān)，所以常見(jiàn)的靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器以此被平行板電容式、劃痕驅(qū)動(dòng)式和梳狀電極式等等,吉林大學(xué)研制的扭臂式靜電微器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示。由于靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器輸出負(fù)載力小、行程行程、短，使得應(yīng)用場(chǎng)合局限于微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但精度高、響應(yīng)快[18-19]。壓電陶瓷類(lèi)壓電陶瓷材料（PZT）能夠應(yīng)用于微位移驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，，主要利用的是其特有的

-1AdaptaMat 公司 MSMA 直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator圖 1-2 吉林大學(xué)扭臂式靜電微驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University靜電類(lèi)靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器是利用電荷間“同性相斥、異性相吸”的相互作用力即庫(kù)侖力，電極產(chǎn)生足夠發(fā)生平移或者扭轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)形式。由庫(kù)侖定律得，庫(kù)侖力大小與電極中電荷載荷量的數(shù)量積成正比，與正負(fù)電荷間距離的平方成反比，宏觀現(xiàn)為與電流大小、器件表面積或尺寸有關(guān)，所以常見(jiàn)的靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器以此被平行板電容式、劃痕驅(qū)動(dòng)式和梳狀電極式等等,吉林大學(xué)研制的扭臂式靜電微器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示。由于靜電類(lèi)驅(qū)動(dòng)器輸出負(fù)載力小、行程行程、短，使得應(yīng)用場(chǎng)合局限于微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但精度高、響應(yīng)快[18-19]。壓電陶瓷類(lèi)壓電陶瓷材料（PZT）能夠應(yīng)用于微位移驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，主要利用的是其特有的
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH703;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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1 王永紅;張浩;陳李;但西佐;肖穎;梁恒;;自適應(yīng)決策粒子群的相關(guān)搜索優(yōu)化[J];光電工程;2015年08期

2 李沖;鹿存躍;馬藝馨;;基于磁致伸縮材料的電機(jī)研究進(jìn)展[J];壓電與聲光;2015年04期

3 謝瑜;曾鳳;周峗磊;劉

本文編號(hào)：2634153