單層結(jié)構(gòu)六自由度微位移工作臺的位姿模型研究與仿真.pdf

1、本文研究了一種單層結(jié)構(gòu)的六自由度微位移工作臺，在兩層平板間均勻分布多個壓電陶瓷微驅(qū)動器，通過并行驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)微位移工作臺六自由度的位姿變化。
　　本文的主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）機(jī)構(gòu)設(shè)計。提出了一種六自由度微位移工作臺的單層結(jié)構(gòu)。采用八個PZT微驅(qū)動器均勻分布在兩層平板間，分析了其微定位原理，得到了工作臺位姿與各驅(qū)動器驅(qū)動量之間的關(guān)系，建立了位姿控制模型，并完成了工作臺的機(jī)構(gòu)設(shè)計。
　?。?）結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

2、。為進(jìn)一步簡化模型，基于經(jīng)典的Stewart結(jié)構(gòu)形式，采用六個PZT微驅(qū)動器來實(shí)現(xiàn)六自由度的驅(qū)動。分析過程同（1），得到了優(yōu)化后工作臺的位姿控制模型，完成了其機(jī)構(gòu)設(shè)計，并討論分析了六自由度的實(shí)現(xiàn)過程。
　?。?）驗(yàn)證位姿控制模型。首先用MATLAB軟件擬合出壓電陶瓷的電壓-位移曲線，根據(jù)位姿控制模型，進(jìn)而得到微位移工作臺位姿變化與對應(yīng)驅(qū)動器驅(qū)動電壓之間關(guān)系，選取目標(biāo)位姿，計算得到相應(yīng)的驅(qū)動電壓；然后用ANSYS軟件進(jìn)行仿真，按著上

3、述驅(qū)動電壓一一加載在實(shí)體模型上，得到的仿真位移值與目標(biāo)位移值進(jìn)行比較，分析驗(yàn)證了微位移工作臺定位原理與控制模型的正確性及其方案的可行性。
　　（4）微位移工作臺控制系統(tǒng)的研究。通過對壓電陶瓷驅(qū)動特性的分析，提出了前饋控制和積分分離的PID反饋控制相結(jié)合的復(fù)合控制系統(tǒng)，并分析了反饋信號的采集方法；最后給出了多通道壓電陶瓷驅(qū)動電源的設(shè)計，對其核心部分——放大電路進(jìn)行了電路圖繪制，并完成了實(shí)物圖的制作。
　?。?）微位移工作臺的實(shí)