本文關(guān)鍵詞：超精密微位移系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文對(duì)基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的超精密微位移系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)地理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，旨在采用以柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)作為導(dǎo)軌，以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為控制元件來(lái)實(shí)現(xiàn)超精密的三維定位。 第一章綜述了進(jìn)行精密微位移系統(tǒng)研究的目的和意義，分析了構(gòu)成微位移系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)，并回顧了精密定位微動(dòng)平臺(tái)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況，確定了本論文的研究任務(wù)。 第二章對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了理論分析，，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了WTDS—IA型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的特性，并提出了一種線性化方法來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸入／輸出的非線性進(jìn)行修正，最后建立了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的Preisach遲滯模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 第三章通過(guò)分析各種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)0～300V可控壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了驅(qū)動(dòng)電源的各種特性。 第四章首先對(duì)柔性鉸鏈進(jìn)行了理論分析，得出了柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角剛度及拉伸剛度的計(jì)算公式，然后用有限元法對(duì)公式計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證；系統(tǒng)地分析了對(duì)稱復(fù)合平行四桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向性能，得到了它的剛度、固有頻率、最大應(yīng)力的計(jì)算公式；設(shè)計(jì)了一個(gè)三維微動(dòng)工作臺(tái)，對(duì)其剛度，固有頻率分別進(jìn)行了理論、有限元及實(shí)驗(yàn)研究。 第五章分別采用開(kāi)環(huán)控制和PID控制算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)控制系統(tǒng)，利用該控制系統(tǒng)進(jìn)行了微動(dòng)平臺(tái)的定位控制研究，分別獲得了±0.17um和±0.01um的定位精度。通過(guò)給PID控制器增加前饋環(huán)節(jié)，使定位時(shí)間從1.2s降低到0.3s，有效地提高了系統(tǒng)進(jìn)行精密定位的動(dòng)態(tài)性能。 第六章概括了本論文的主要工作，并展望今后需進(jìn)一步開(kāi)展的工作。
【關(guān)鍵詞】：壓電驅(qū)動(dòng)器 Preisach模型 柔性鉸鏈 微動(dòng)平臺(tái) PID控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 第一章 緒論9-27
• 1.1 研究微位移系統(tǒng)的背景和意義9-10
• 1.2 微位移系統(tǒng)的構(gòu)成10-21
• 1.2.1 微位移系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)10
• 1.2.2 微位移驅(qū)動(dòng)器及其優(yōu)缺點(diǎn)10-15
• 1.2.3 導(dǎo)軌形式及其特點(diǎn)15-17
• 1.2.4 檢測(cè)裝置17-19
• 1.2.5 控制系統(tǒng)19-21
• 1.3 國(guó)內(nèi)外微動(dòng)工作臺(tái)研究現(xiàn)狀21-26
• 1.3.1 柔性支承--壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)21-24
• 1.3.2 超磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)工作臺(tái)24
• 1.3.3 其它形式的微動(dòng)工作臺(tái)24-26
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容26-27
• 第二章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器特性研究27-44
• 2.1 驅(qū)動(dòng)器伸縮機(jī)理分析27-30
• 2.1.1 壓電與電致伸縮效應(yīng)27-28
• 2.1.2 壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)的微觀機(jī)理28-29
• 2.1.3 電致伸縮型壓電驅(qū)動(dòng)器描述29-30
• 2.2 WTDS-IA型壓電驅(qū)動(dòng)器的靜態(tài)特性30-35
• 2.2.1 概述30
• 2.2.2 力位移特性30-32
• 2.2.3 電壓位移特性32-34
• 2.2.4 重復(fù)性34-35
• 2.2.5 穩(wěn)定性35
• 2.3 壓電驅(qū)動(dòng)器的電源線性化方法35-37
• 2.4 驅(qū)動(dòng)器非線性滯回模型的建立37-43
• 2.4.1 引言37
• 2.4.2 Preisach模型的建立37-41
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)研究41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)44-53
• 3.1 引言44
• 3.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的特點(diǎn)44-45
• 3.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的原理45-46
• 3.4 直流放大式驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)46-49
• 3.4.1 工作原理46
• 3.4.2 計(jì)算機(jī)接口46-47
• 3.4.3 高壓穩(wěn)壓電路47-48
• 3.4.4 放大電路48-49
• 3.4.5 放電回路49
• 3.5 驅(qū)動(dòng)電源的性能測(cè)試和實(shí)驗(yàn)分析49-52
• 3.5.1 線性度49-50
• 3.5.2 分辨率50-51
• 3.5.3 輸出電壓波紋51
• 3.5.4 電源的階躍響應(yīng)特性51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 微動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)及特性研究53-70
• 4.1 柔性鉸鏈設(shè)計(jì)53-59
• 4.1.1 概述53
• 4.1.2 柔性鉸鏈的力學(xué)模型53-55
• 4.1.3 正圓鉸鏈各參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)角剛度的影響55-57
• 4.1.4 有限元驗(yàn)證57-59
• 4.2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析59-63
• 4.2.1 平行四桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)向性能分析59-60
• 4.2.2 微位移機(jī)構(gòu)的靜態(tài)剛度K60-61
• 4.2.3 弱截面處的最大應(yīng)力σ61-62
• 4.2.4 微位移機(jī)構(gòu)的固有頻率62-63
• 4.3 三維微動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)63-67
• 4.3.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)63-65
• 4.3.2 有限元分析65-67
• 4.4 平臺(tái)特性的實(shí)驗(yàn)研究67-69
• 4.4.1 微動(dòng)平臺(tái)的剛度67-68
• 4.4.2 微動(dòng)平臺(tái)的靜態(tài)特性68
• 4.4.3 微動(dòng)平臺(tái)的固有頻率68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 微動(dòng)平臺(tái)精密定位控制研究70-79
• 5.1 引言70
• 5.2 微位移系統(tǒng)的模型建立70-71
• 5.3 開(kāi)環(huán)定位控制研究71-73
• 5.4 PID反饋控制研究73-78
• 5.4.1 PID控制的實(shí)現(xiàn)思想73-75
• 5.4.2 PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)誤差的影響75
• 5.4.3 PID控制器設(shè)計(jì)75-76
• 5.4.4 實(shí)驗(yàn)研究76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表(投寄)論文84
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目84-85
• 致謝85

【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：超精密微位移系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：279029