基于剪切型壓電陶瓷的二維精密平臺研究.pdf

1、隨著納米科學技術(shù)的快速發(fā)展，納米機電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于光學、電子學、精密測量學、制造加工學等領域。在納米機電系統(tǒng)中，納米定位技術(shù)是一個十分前沿且非常重要的分支，納米定位技術(shù)能實現(xiàn)被控物體的高精度微小移動，它是人類探索微觀世界過程中非常重要的工具之一。具有納米級精度的精密平臺已經(jīng)廣泛應用于掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和精密光學平臺中，且對分辨率和頻率響應有較高的要求。在這種背景下，設計一個精密可靠的二維精密平臺系統(tǒng)，并在此基礎上展開研究。

2、
　　由于剪切型壓電陶瓷結(jié)構(gòu)緊湊、響應頻率高，且可以直接驅(qū)動載物臺運動，因此選擇剪切型壓電陶瓷代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伸縮型壓電陶瓷作為驅(qū)動元件，可以大大減小驅(qū)動元件的負載和精密平臺的結(jié)構(gòu)尺寸，從而保證精密平臺系統(tǒng)擁有更好的分辨率、響應速度和穩(wěn)定性。故本文設計的二維精密平臺系統(tǒng)采用兩片剪切型壓電陶瓷作為驅(qū)動元件，并將其上下疊加布置，同時保證其運動方向相互垂直。當這兩片壓電陶瓷分別被驅(qū)動電壓波形驅(qū)動時，壓電陶瓷組上表面將在水平面內(nèi)產(chǎn)生二維移動，并

3、基于粘滑原理驅(qū)動載物臺在二維平面內(nèi)實現(xiàn)納米級的精確運動。進而，對載物臺進行建模，分析載物臺在運動過程中的轉(zhuǎn)動、傾倒和移動問題。通過載物臺的結(jié)構(gòu)設計保證所設計的載物臺在運動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動和傾倒。
　　對于確定的精密平臺結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電壓波形對系統(tǒng)性能有著非常大的影響。首先分析傳統(tǒng)鋸齒波驅(qū)動電壓波形在控制過程中存在的問題，之后針對具體的運動位移和分辨率要求，設計具有較高平均速度的粗定位波形和具有較高分辨率的精定位波形，并通過MATLA