動態(tài)特性可調(diào)的微定位平臺的設(shè)計與建模.pdf

1、微納定位技術(shù)是微納制造、微觀成像、納米壓印、硬盤高密度數(shù)據(jù)存儲及光刻等諸多行業(yè)的核心共性技術(shù)。相關(guān)精密工程技術(shù)的飛速發(fā)展，對微納定位系統(tǒng)的性能提出了更嚴苛的要求。由于設(shè)計誤差、仿真分析中的不確定性和加工制造過程中不可避免的誤差，精密定位機構(gòu)常常無法達到理想的動態(tài)特性輸出，無法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和不同工況條件下的定位工作。這些不足都限制了精密定位機構(gòu)的應(yīng)用范圍，因此研究人員引入動態(tài)特性可調(diào)機構(gòu)來避免各種誤差的影響。微定位平臺是精密定位機構(gòu)的關(guān)鍵

2、核心部件，進行微定位平臺的動態(tài)特性可調(diào)研究將會進一步促進精密定位機構(gòu)的發(fā)展。
　　針對動態(tài)特性可調(diào)的微定位平臺的設(shè)計與建模，本文做了一些探索性的工作。主要內(nèi)容為:基于應(yīng)力剛化原理設(shè)計了一種基于橋式機構(gòu)的動態(tài)特性可調(diào)的微定位平臺;根據(jù)柔度矩陣、梁變形理論以及振動理論等建立了該動態(tài)平臺的放大比模型、輸入剛度模型和動力學(xué)模型;采用有限元的方法對動態(tài)平臺的動態(tài)特性進行了仿真分析研究。
　　本文設(shè)計的動態(tài)平臺運動部分主要包括動態(tài)平臺調(diào)

3、節(jié)機構(gòu)與橋式放大機構(gòu)。
　　在實現(xiàn)微定位平臺的動態(tài)特性可調(diào)的基礎(chǔ)上，為保證盡可能大的輸出位移和較好的導(dǎo)向性能，本文所設(shè)計的動態(tài)平臺調(diào)節(jié)機構(gòu)采用對稱布置的柔性板簧導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。根據(jù)應(yīng)力剛化原理，當板簧中存在應(yīng)力時，板簧的剛度將會發(fā)生變化，因此改變板簧的內(nèi)應(yīng)力可以實現(xiàn)動態(tài)平臺調(diào)節(jié)機構(gòu)的動態(tài)特性調(diào)節(jié)。本文以此建立了動態(tài)平臺調(diào)節(jié)機構(gòu)應(yīng)力剛化下的輸入剛度模型、一階模態(tài)模型，并采用有限元的方法對該模型進行了驗證，證明了所建理論模型的有效性。

4、>　　為滿足高精度的應(yīng)用需求，本文設(shè)計的動態(tài)平臺采用具有高剛度、高分辨率和高響應(yīng)速度等優(yōu)點的壓電陶瓷作為驅(qū)動元件。但壓電陶瓷驅(qū)動器的直接輸出位移約為自身長度尺寸的千分之一，為了實現(xiàn)較大的輸出位移，采用具有高放大比、結(jié)構(gòu)緊湊、易于加工等優(yōu)點的橋式機構(gòu)作為位移放大機構(gòu)，并基于柔度矩陣建立了橋式機構(gòu)的放大比模型和輸入剛度模型，采用有限元的方法對所建立的理論模型進行了驗證。
　　最后推導(dǎo)了動態(tài)平臺調(diào)節(jié)機構(gòu)作為外負載的整個動態(tài)平臺的放大比模