壓電陶瓷驅(qū)動的微納定位平臺系統(tǒng)研究.pdf

1、微納定位技術(shù)是現(xiàn)代高新科技和現(xiàn)代工業(yè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在精密制造、超精測量和微操縱等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的不斷發(fā)展，對微納定位技術(shù)提出了大行程、高精度和小體積的要求。其中對定位精度和分辨率的要求達(dá)到了納米量級。微納定位技術(shù)的水平反映了一個(gè)國家的科技發(fā)展?fàn)顩r和綜合實(shí)力。開展微納定位技術(shù)的相關(guān)研究，對促進(jìn)我國先進(jìn)制造、超精密加工與測量、國防軍工等高新技術(shù)行業(yè)的快速發(fā)展有著重大而深遠(yuǎn)的意義。
　　論文在

2、綜述國內(nèi)外關(guān)于微納定位平臺系統(tǒng)研究與應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞二維微納定位平臺的設(shè)計(jì)與分析、系統(tǒng)的構(gòu)建等方面展開理論分析和仿真研究。
　　首先確定了二維微納定位平臺以壓電陶瓷為驅(qū)動器、柔性鉸鏈為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、利用電容位移傳感器檢測和PID控制的總體設(shè)計(jì)方案，用Solidworks對微納定位平臺進(jìn)行了三維建模。分別從定位平臺剛度、輸出位移和固有頻率等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算，在此基礎(chǔ)上確定微納定位平臺的尺寸參數(shù)，并進(jìn)行有限元靜力學(xué)仿真。<

3、br>　　然后分析了壓電陶瓷的工作原理，針對壓電陶瓷驅(qū)動器的電容特性、遲滯特性、蠕變特性、非線性特性和溫度特性進(jìn)行了理論分析。建立了壓電陶瓷驅(qū)動器的數(shù)學(xué)模型，確定了壓電陶瓷驅(qū)動器的傳遞函數(shù)，并用PID控制方法對壓電陶瓷驅(qū)動器進(jìn)行控制，得到仿真曲線，表明了控制方法的有效性。
　　最后建立了微納定位平臺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定了壓電陶瓷驅(qū)動的微納定位平臺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。利用ADAMS和Matlab進(jìn)行聯(lián)合仿真，計(jì)算輸出位移誤差以及相位差。