全壓電驅(qū)動的二維大行程納米定位平臺研究.pdf

1、隨著先進加工制造，微電子工程，生物醫(yī)學工程、光學精密工程等現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，這對精密定位技術(shù)提出了越來越高的要求，不但要求具有納米級定位精度，而且需要能夠?qū)崿F(xiàn)大行程跨尺度定位。然而大行程和高精度是一對不可兼得的矛盾體，研究如何在大行程范圍內(nèi)快速、穩(wěn)定地實現(xiàn)納米級定位，開展大行程跨尺度精密定位的研究具有重大的理論和現(xiàn)實意義。
　　本文針對國家863重大項目“微細結(jié)構(gòu)跨尺度高分辨層析成像與檢測系統(tǒng)”對大行程跨尺度納米定位的要求，

2、基于宏微結(jié)合和全壓電驅(qū)動的思想，結(jié)合壓電馬達和壓電陶瓷的全壓電驅(qū)動方式，研制了全壓電驅(qū)動的二維大行程納米定位平臺。根據(jù)課題要求，首先對大行程納米定位平臺系統(tǒng)進行了定位方案和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個定位平臺系統(tǒng)由壓電馬達驅(qū)動的大行程定位平臺和壓電陶瓷驅(qū)動的微動定位平臺組成。并且對定位平臺系統(tǒng)的各主要組成部分進行了工作機理分析和對比選型分析，在此基礎(chǔ)上提出了全壓電驅(qū)動定位控制原理，并在理論上建立了該定位系統(tǒng)的動力學模型。
　　其次，采用了等

3、效電路法和運動學方法，建立了壓電馬達驅(qū)動的定位平臺的等效電路模型，得到了系統(tǒng)模型傳遞函數(shù)。研究了壓電馬達驅(qū)動定位系統(tǒng)控制方法，基于壓電馬達AC連續(xù)驅(qū)動模式和DC掃描模式提出了一種跨尺度納米定位方法，采用增量式PID算法實現(xiàn)了定位系統(tǒng)穩(wěn)定輸出和高動態(tài)響應。對壓電陶瓷驅(qū)動的微動定位平臺進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并從理論解析法和有限元仿真兩方面對微動臺靜態(tài)、動態(tài)性能進行了分析和驗證，得到了其鉸鏈基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、剛度及固有頻率，并對其進行了建模分析。