高精密定位平臺的位移耦合控制方法研究.pdf

1、超精密加工、微/納檢測、微裝配與微調整、微機器人等高精密領域對現(xiàn)有加工、檢測、操作裝備提出了新的要求和挑戰(zhàn)。不僅要求裝備具有超高的精度和大的運動行程，還要求其結構微型化、節(jié)能化及低成本。本文依托于重慶大學機械傳動國家重點實驗室，在實驗室自主開發(fā)項目與訪問學者基金的大力資助下，針對大行程、多自由度、高精度等設計要求，研制的全柔順臺式微/納裝備，利用超高精度的壓電陶瓷驅動器及其監(jiān)測控制系統(tǒng)、無機械間隙的微/納傳動平臺，可實現(xiàn)多自由度的微/納

2、定位與傳動（三維移動及二維轉動）、微型零部件的超精密機械微/納加工、微裝配、微調整等功能。對提升我國高精密工業(yè)水平具有推動作用，為未來工程應用及微型化工廠的形成奠定基礎，具有重要的理論研究意義及潛在的應用前景。
　　目前應用在精密機械設備上的定位平臺存在控制困難，自由度少，分辨率低，定位精度不足等技術難點，嚴重影響了設備的對準效率和加工精度。本文應用現(xiàn)代機械設計方法和系統(tǒng)控制理論，對定位工作臺機構的運動機理、多自由度工作位姿、系統(tǒng)

3、輸入輸出剛度、位移耦合、定位影響因素、解耦算法、控制方法及方案、誤差建模與定位性能評價等問題開展了理論研究，并進行微/納傳動平臺定位性能的試驗研究。研究內容主要包括：
　　①應用柔順機構學、精密機械學、偽剛體模型法的基本理論及分析方法，綜合分析了全柔順微/納傳動平臺的傳動與定位原理，探索了系統(tǒng)的基本運動規(guī)律及復合微運動特性，建立了微/納傳動平臺的微傳動數(shù)學模型，分析了微/納傳動平臺微傳動的運動學及復合微傳動變化關系及變化規(guī)律等，揭

4、示了微/納傳動平臺微傳動的機理及特性。
　　②應用創(chuàng)新機構設計、有限元數(shù)值分析、現(xiàn)代控制算法等理論，分析了微/納傳動平臺單、多自由度位移耦合，探索了影響其定位精度的關鍵因素，建立了微/納傳動平臺的解耦控制算法，分析了微/納傳動平臺多自由度解耦控制方法，確定了系統(tǒng)的解耦控制模型。
　　③應用自動控制理論，進行了壓電陶瓷的本征分析，建立了微/納傳動平臺的定位控制方案，研究了微/納傳動平臺的定位控制方法及反饋信號的采集方法；探索了