壓電驅(qū)動(dòng)微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).pdf

1、微定位技術(shù)是精密加工、精密測(cè)量、精密工程等微觀領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，微動(dòng)定位平臺(tái)是精密定位技術(shù)中的一項(xiàng)重要載體。本文結(jié)合浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于壓電的納米級(jí)工作臺(tái)系統(tǒng)智能化控制方法的研究”(編號(hào)：502021)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“磁控形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的大行程納米級(jí)精度微動(dòng)工作臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號(hào)：50805042)，以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)為研究對(duì)象，分析和研究了微動(dòng)定位平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。在比較分析單平行四桿機(jī)構(gòu)、雙平行四桿機(jī)構(gòu)

2、、復(fù)合平行四桿機(jī)構(gòu)的三種形式柔性移動(dòng)副之后，采用有限元分析方法設(shè)計(jì)一個(gè)以復(fù)合平行四桿機(jī)構(gòu)柔性移動(dòng)副為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的二維微動(dòng)定位平臺(tái)，并分析了其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上用Matlab軟件對(duì)微動(dòng)定位平臺(tái)控制模型進(jìn)行仿真模擬、整定系統(tǒng)PID控制參數(shù)；基于LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境構(gòu)建微動(dòng)定位工作臺(tái)的開(kāi)環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排如下： 第一章分析了微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)的意

3、義，并綜述了以柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)為支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。最后結(jié)合具體項(xiàng)目給出了本論文的主要研究?jī)?nèi)容。 第二章分析了微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)的組成，比較了微動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)各種驅(qū)動(dòng)方法、支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、控制方法和檢測(cè)方法的特點(diǎn)，提出了一種柔性機(jī)構(gòu)導(dǎo)向支撐、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。 第三章在分析壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)其遲滯、蠕變和非線性等特性進(jìn)行了研究，并且對(duì)壓電陶

4、瓷驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 第四章在柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)微動(dòng)定位平臺(tái)的應(yīng)用中，引入了柔性移動(dòng)副的概念。比較了單平行四桿機(jī)構(gòu)、雙平行四桿機(jī)構(gòu)、復(fù)合平行四桿機(jī)構(gòu)組成的三種柔性移動(dòng)副。利用有限元方法設(shè)計(jì)了一種新型的復(fù)合雙平行四桿柔性移動(dòng)副為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的微動(dòng)定位平臺(tái)。 第五章分析建立了微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，在Matlab系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了微動(dòng)定位平臺(tái)系統(tǒng)PID控制的仿真；基于LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境構(gòu)建了微動(dòng)定位平臺(tái)PID閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)