壓電運動平臺精密定位控制方法研究.pdf

1、針對精密工作平臺多自由度高精度的需求，提出由直線超聲電機作為驅(qū)動元件的三自由度精密定位平臺系統(tǒng)。
　　直線超聲電機基本原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，通過定、動子間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動轉(zhuǎn)換成宏觀的直線運動，直接推動負載，不需要轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其響應(yīng)快、斷電自鎖，且具有高分辨率，故其定位精度高，可達納米級。將其應(yīng)用于精密定位平臺，在精密工程中具有非常重要的意義。
　　本文以雙變幅桿V形直線超聲電機為驅(qū)動元件，柔性夾持定子，

2、選用高精度的直線滑軌、并聯(lián)混合柔性鉸鏈和具有高分辨率的光柵編碼器，整個精密定位運動平臺具有導(dǎo)向精度高、結(jié)構(gòu)簡單的特點。
　　平臺在軟硬件設(shè)計方面，以TMS320F28335數(shù)字信號處理（DSP）作為下位機對超聲電機進行實時控制，以光柵編碼器作為位置反饋單元通過DSP回傳運動數(shù)據(jù)。在軟件設(shè)計方面，以LABVIEW作為上位機開發(fā)平臺對直線超聲電機運動位置進行實時的采集、顯示、處理和存儲。
　　在平臺精密定位上，直線超聲電機具有強

3、非線性和時變性，限制了定位精度的提高，為充分發(fā)揮直線超聲電機在極短脈沖激勵下具有高分辨率這一優(yōu)點，本文介紹了一種精密定位控制方法-步進定位法，并分析了利用此控制方法影響定位精度的因素。為了使電機在連續(xù)運行時能夠平穩(wěn)、快速運行到目標位置，加入了PID控制算法，使系統(tǒng)最終達到了非常好的控制品質(zhì)。實驗數(shù)據(jù)表明，在0.5μm/count光柵分辨率的控制中，單軸電機在不同行程下的定位精度為1μm，且運行平穩(wěn)、快速、魯棒性強。研究表明，該系統(tǒng)能夠?qū)?/p>