本文關鍵詞：宏微雙級驅動精密定位系統(tǒng)建模與控制

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【摘要】：隨著精密加工技術、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動機構的定位平臺,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,采用宏微雙級驅動思想,研制出一種波紋管和音圈電機雙級驅動的高精密定位平臺。首先,提出雙級驅動定位平臺的整體方案,并設計出雙級驅動平臺的機械結構。定位平臺由波紋管驅動的宏動平臺和音圈電機驅動的微動平臺構成,分別對宏動平臺和微動平臺的組成進行了分析。提出了宏微雙級驅動的控制策略,并建立了宏微雙級驅動的動力學模型。其次,研究波紋管的靜態(tài)特性,分析波紋管、電氣比例閥、驅動平臺的動力學模型,建立了波紋管驅動的宏動平臺的數學模型。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學模型。對音圈電機的驅動技術進行研究,設計了音圈電機驅動器。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網絡的微動平臺遲滯模型,仿真結果表明該遲滯模型定位精度優(yōu)于PID仿真結果。最后,構建測試平臺實驗平臺,設計了上下位機結合的控制策略。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據。實驗結果表明了宏微雙級驅動定位平臺可以實現大行程高精度的定位需求。
【關鍵詞】：宏微雙級驅動 精密定位 波紋管 音圈電機 直線驅動
【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狀及分析13-19
• 1.2.1 高精密定位技術的研究13-14
• 1.2.2 音圈電機微動平臺的研究現狀14-16
• 1.2.3 大行程定位平臺的研究現狀16-19
• 1.3 研究的意義19-20
• 1.4 主要研究內容20-22
• 第2章 大行程雙級驅動定位平臺方案設計22-31
• 2.1 雙級驅動定位平臺總體設計22-28
• 2.1.1 宏動平臺構成22-26
• 2.1.2 微動平臺構成26-28
• 2.2 雙級驅動定位平臺的控制原理28-30
• 2.3 本章小結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40-41
• 第4章 音圈電機驅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 音圈電機驅動的微動臺的電流環(huán)設計46-49
• 4.2.3 音圈電機驅動微動臺的位置設計49-50
• 4.3 本章小結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 音圈電機驅動技術51-55
• 5.2.1 雙極性PWM驅動技術51-53
• 5.2.2 雙極性H橋的脈動電流研究53-55
• 5.3 驅動板主要部分的介紹55-58
• 5.3.1 MOS管的選擇55
• 5.3.2 驅動電路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生產者消費者模式的思想63-65
• 5.6 本章小結65-66
• 第6章 雙級驅動定位平臺的實驗研究66-80
• 6.1 波紋管驅動定位平臺實驗研究66-70
• 6.1.1 波紋管驅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 激勵函數的改進73-74
• 6.3.2 神經網絡的結構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79-80
• 第7章 總結與展望80-82
• 7.1 總結80-81
• 7.2 展望81-82
• 參考文獻82-85
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及科研工作85-86
• 致謝86

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 田艷兵;成中偉;韓森;;高精密氣動波紋管驅動伺服系統(tǒng)建模與仿真[J];液壓與氣動;2015年09期

2 王建紅;陸寶春;張建華;萬其;黃家才;;壓電微位移器的實驗建模與復合控制[J];組合機床與自動化加工技術;2014年10期

3 許素安;謝敏;孫堅;陳樂;王桂榮;;基于壓電陶瓷光電相移驅動的大行程納米定位系統(tǒng)[J];光學精密工程;2014年10期

4 張軍;時運來;梁大志;趙淳生;;直線超聲電機驅動精密二維定位平臺系統(tǒng)[J];中國電機工程學報;2014年18期

5 肖應鋒;;氣動人工肌肉的研究及應用進展探析[J];機械工程師;2014年02期

6 曾平;孫淑杰;李立安;程光明;闞君武;溫建明;;雙向旋轉非對稱慣性壓電驅動器理論與試驗研究[J];西安交通大學學報;2013年12期

7 陳遠晟;裘進浩;季宏麗;RonanLe Breton;;基于雙曲函數的Preisach類遲滯非線性建模與逆控制[J];光學精密工程;2013年05期

8 姜輝;黨選舉;梁衛(wèi);;基于構建類遲滯的高頻響音圈電機建模與驗證[J];計算機仿真;2012年12期

9 王俐;饒長輝;饒學軍;;壓電陶瓷微動臺的復合控制[J];光學精密工程;2012年06期

10 張棟;張承進;魏強;田艷兵;趙景波;李現明;;壓電工作臺的神經網絡建模與控制[J];光學精密工程;2012年03期

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本文編號：709295