光控微鏡用PLZT陶瓷執(zhí)行器的驅動與控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、MOEMS微鏡的驅動裝置是其核心部件,通過不同的微鏡驅動裝置可以實現(xiàn)對入射光強度和相位的調制以及光路的選通。目前主要有壓電驅動、電磁驅動、電熱驅動和靜電驅動等驅動方式。這些驅動方式均需要導線連接、電磁激勵源,容易引入電磁干擾,并且無法在獨立環(huán)境中工作,因此開展利用鑭改性鋯鈦酸鉛(PLZT)陶瓷驅動的光控微鏡及其驅動控制策略的研究具有重要的意義。與傳統(tǒng)微鏡驅動方式相比,PLZT陶瓷驅動的光控微鏡無需電磁激勵源,具有非接觸遠程光控、無線能量

2、傳輸、無電磁干擾、驅動清潔等優(yōu)點,適于潔凈操作空間及真空等獨立工作環(huán)境下的遠程非接觸操作。本文旨在利用PLZT陶瓷的光致特性實現(xiàn)對微鏡裝置的非接觸式閉環(huán)控制,分別針對PLZT陶瓷在微鏡平移和旋轉機構中的應用設計了新型的驅動機構,并基于PLZT陶瓷的多物理場耦合模型對所提出的驅動機構的閉環(huán)伺服控制進行理論建模、仿真分析與實驗驗證,為光致伸縮智能材料在微驅動工程領域的應用提供理論依據(jù)。
  對PLZT陶瓷在高能紫外光照射下的反常光生伏

3、特效應、熱釋電效應、壓電效應機理進行分析的基礎上,闡述了PLZT陶瓷多物理場耦合關系,并建立了PLZT陶瓷光照階段與光停階段的多物理場耦合數(shù)學模型。
  通過對光控微鏡各組成結構的選型進行分析與討論,確定了光控微鏡的整體設計方案。對微鏡平移機構的剛度、實際位移放大倍數(shù)、固有頻率等進行分析,基于分析結果確定了相關尺寸參數(shù),并利用有限元對微鏡平移機構進行了力學分析;推導了光電-靜電復合驅動旋轉機構的旋轉角度,并分析了旋轉角度與PLZT

4、陶瓷光生電壓之間的關系。
  基于PLZT陶瓷的多物理場耦合模型,分別推導PLZT陶瓷光致微位移閉環(huán)控制、PLZT/PVDF層合懸臂梁復合驅動機構撓度閉環(huán)控制以及PLZT陶瓷光生電壓閉環(huán)控制理論模型。并利用ON-OFF控制策略,在Matlab軟件中對所提出驅動機構進行數(shù)值仿真分析。仿真結果表明,通過對PLZT陶瓷以及基于PLZT陶瓷的新型復合驅動機構實施ON-OFF控制策略,能夠實現(xiàn)對光控微鏡驅動裝置的閉環(huán)伺服控制。
  分

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