發(fā)布時間：2017-08-20 22:33

  本文關鍵詞：宏微雙級驅(qū)動精密定位系統(tǒng)建模與控制

  更多相關文章： 宏微雙級驅(qū)動 精密定位 波紋管 音圈電機 直線驅(qū)動

【摘要】：隨著精密加工技術(shù)、微電子工程、生物工程、精密測量等領域的發(fā)展,對精密定位平臺的要求也逐漸提高,具體表現(xiàn)在精度更高、行程更大。研究高精度、大行程的定位平臺具有著重要的意義和實際的需求。單級驅(qū)動精密定位平臺可以分為兩類:采用壓電陶瓷或者音圈電機作為驅(qū)動機構(gòu)的定位平臺,具有精度高、響應快的優(yōu)點,但是行程短。采用電機和滾軸絲杠結(jié)合方式的定位平臺,能夠達到較大行程,但是定位精度有限。為了滿足大行程和高精度的定位要求,采用宏微雙級驅(qū)動思想,研制出一種波紋管和音圈電機雙級驅(qū)動的高精密定位平臺。首先,提出雙級驅(qū)動定位平臺的整體方案,并設計出雙級驅(qū)動平臺的機械結(jié)構(gòu)。定位平臺由波紋管驅(qū)動的宏動平臺和音圈電機驅(qū)動的微動平臺構(gòu)成,分別對宏動平臺和微動平臺的組成進行了分析。提出了宏微雙級驅(qū)動的控制策略,并建立了宏微雙級驅(qū)動的動力學模型。其次,研究波紋管的靜態(tài)特性,分析波紋管、電氣比例閥、驅(qū)動平臺的動力學模型,建立了波紋管驅(qū)動的宏動平臺的數(shù)學模型。研究了宏動平臺的控制算法,采用PID閉環(huán)控制實現(xiàn)高精度定位。分析了音圈電機的工作原理,針對音圈電機的電平衡方程和力平衡方程建立了音圈電機的數(shù)學模型。對音圈電機的驅(qū)動技術(shù)進行研究,設計了音圈電機驅(qū)動器。研究微動平臺的控制策略,采用帶前饋的雙閉環(huán)控制。為了進一步提高系統(tǒng)的定位精度,文中最后建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的微動平臺遲滯模型,仿真結(jié)果表明該遲滯模型定位精度優(yōu)于PID仿真結(jié)果。最后,構(gòu)建測試平臺實驗平臺,設計了上下位機結(jié)合的控制策略。上位機采用Lab VIEW設計出友好的人機交互界面,下位機采用STM32對系統(tǒng)進行控制,中間通過串口通信來傳輸數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明了宏微雙級驅(qū)動定位平臺可以實現(xiàn)大行程高精度的定位需求。
【關鍵詞】：宏微雙級驅(qū)動 精密定位 波紋管 音圈電機 直線驅(qū)動
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 大行程定位平臺的研究現(xiàn)狀及分析13-19
• 1.2.1 高精密定位技術(shù)的研究13-14
• 1.2.2 音圈電機微動平臺的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 大行程定位平臺的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 研究的意義19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 大行程雙級驅(qū)動定位平臺方案設計22-31
• 2.1 雙級驅(qū)動定位平臺總體設計22-28
• 2.1.1 宏動平臺構(gòu)成22-26
• 2.1.2 微動平臺構(gòu)成26-28
• 2.2 雙級驅(qū)動定位平臺的控制原理28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 波紋管宏動平臺的建模和控制31-41
• 3.1 波紋管定位平臺建模分析31-34
• 3.2 宏動平臺的控制方法研究34-37
• 3.3 PID控制及仿真37-40
• 3.3.1 PID控制器的基本原理37-39
• 3.3.2 宏動平臺PID建模仿真39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 音圈電機驅(qū)動微動平臺的建模和控制41-51
• 4.1 音圈電機及建模分析41-44
• 4.1.1 音圈電機的工作原理41-43
• 4.1.2 音圈電機建模43-44
• 4.2 音圈電機驅(qū)動的微動臺建模分析44-50
• 4.2.1 控制系統(tǒng)44-46
• 4.2.2 音圈電機驅(qū)動的微動臺的電流環(huán)設計46-49
• 4.2.3 音圈電機驅(qū)動微動臺的位置設計49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 微動平臺的閉環(huán)控制系統(tǒng)51-66
• 5.1 音圈電機閉環(huán)控制系統(tǒng)51
• 5.2 音圈電機驅(qū)動技術(shù)51-55
• 5.2.1 雙極性PWM驅(qū)動技術(shù)51-53
• 5.2.2 雙極性H橋的脈動電流研究53-55
• 5.3 驅(qū)動板主要部分的介紹55-58
• 5.3.1 MOS管的選擇55
• 5.3.2 驅(qū)動電路55-57
• 5.3.3 電流采樣信號處理和過流保護環(huán)節(jié)57-58
• 5.4 控制系統(tǒng)的軟件設計58-61
• 5.4.1 軟件主程序設計59
• 5.4.2 前饋控制算法的實現(xiàn)59-61
• 5.5 LABVIEW的上位機軟件61-65
• 5.5.1 Lab VIEW軟件和虛擬儀器的介紹61-62
• 5.5.2 Lab VIEW串口的使用62-63
• 5.5.3 Lab VIEW生產(chǎn)者消費者模式的思想63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第6章 雙級驅(qū)動定位平臺的實驗研究66-80
• 6.1 波紋管驅(qū)動定位平臺實驗研究66-70
• 6.1.1 波紋管驅(qū)動定位平臺實驗系統(tǒng)搭建66-67
• 6.1.2 宏動平臺行程測試67-69
• 6.1.3 宏動定位平臺精度測試69-70
• 6.2 音圈電機定位平臺實驗系統(tǒng)研究70-72
• 6.2.1 音圈電機定位測試平臺搭建70-71
• 6.2.2 音圈電機定位實驗71-72
• 6.3 微動平臺遲滯模型72-79
• 6.3.1 激勵函數(shù)的改進73-74
• 6.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)74-75
• 6.3.3 學習算法的確定75-76
• 6.3.4 實驗與分析76-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 第7章 總結(jié)與展望80-82
• 7.1 總結(jié)80-81
• 7.2 展望81-82
• 參考文獻82-85
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及科研工作85-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：709295