超聲激勵(lì)的氣體擠壓膜直線導(dǎo)軌及其控制器的研究.pdf

1、近場(chǎng)超聲懸浮是一種基于氣體擠壓膜原理的新型支承方式，有著重要的應(yīng)用前景，但到目前為止，其懸浮機(jī)理還沒有完全被解釋清楚。通過理論研究和實(shí)驗(yàn)分析闡述了超聲波激勵(lì)的擠壓膜的特性。證明了超聲激勵(lì)的擠壓膜具有較大的承載能力，能夠支承自由懸浮的物體。
　　超聲激勵(lì)的氣體擠壓膜直線導(dǎo)軌由壓電陶瓷、彈性鉸鏈滑塊、軌道、超聲擠壓膜等部分構(gòu)成，其工作機(jī)理涉及到電、固、氣、聲等多場(chǎng)的耦合作用。各元素的耦合特性決定著擠壓膜的特性。本文首先建立了和模型相適

2、應(yīng)的氣體擠壓膜壓力方程、壓電換能器機(jī)電耦合方程，確定了較為切合實(shí)際的各場(chǎng)定解問題的邊界條件及初始條件。在此基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)各控制方程進(jìn)行了耦合求解。通過ANSYS仿真，從聲學(xué)角度解釋了超聲擠壓膜現(xiàn)象。同時(shí)，設(shè)計(jì)制作了基于STC12C5410AD單片機(jī)的數(shù)字控制器硬件電路，編寫了不完全微分PID控制程序，構(gòu)建了氣體擠壓膜直線導(dǎo)軌系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。
　　實(shí)驗(yàn)研究分為直線導(dǎo)軌制備和懸浮驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)兩部分。直線導(dǎo)軌是能夠應(yīng)用在工程領(lǐng)

3、域的一種無摩擦或極少摩擦的承載運(yùn)輸裝置，它利用壓電陶瓷和彈性鉸鏈產(chǎn)生具有承載能力的超聲擠壓膜，它是超聲擠壓膜懸浮理論應(yīng)用的一種探索和實(shí)踐。其中懸浮實(shí)驗(yàn)是對(duì)所做的理論研究結(jié)論的驗(yàn)證，包括壓電陶瓷粘貼、數(shù)字控制器、位移傳感器及放大器的選擇與調(diào)試，傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)后處理。在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了導(dǎo)軌的振幅、懸浮高度、承載能力等參數(shù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)了一種基于超聲變幅桿的氣體擠壓膜直線導(dǎo)軌，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和加工，并在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了研究，取得了良好的效果。通