本文關(guān)鍵詞：嵌入式壓電陶瓷驅(qū)動與控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們的研究已擴展到微觀領(lǐng)域。在顯微外科、超精密加工等領(lǐng)域急需達(dá)到納米級定位精度。而在微操作器、微小型機器人等領(lǐng)域,操作對象的微小化也使整個系統(tǒng)急需更小的尺度支持。 作為納米級定位領(lǐng)域的一種新型材料,壓電陶瓷微位移器具有體積小、位移分辨率高、頻響高、無噪聲、不發(fā)熱等特點,是一種理想的微位移元件。而采用電壓驅(qū)動方法控制壓電陶瓷,開環(huán)時存在遲滯、蠕變和位移非線性;采用電荷驅(qū)動方法,開環(huán)控制線性良好,但低頻穩(wěn)定性差。 針對壓電陶瓷驅(qū)動存在的上述問題,本文結(jié)合國家自然基金項目“壓電陶瓷微驅(qū)動器件極化模型與驅(qū)動方法的研究”(編號:60274053),以高壓運算放大器為核心元件,通過分析電壓、電流型驅(qū)動器原理及電路參數(shù),提出了一種彌補其不足的復(fù)合型驅(qū)動方法。將電壓與電流環(huán)合理的組合,構(gòu)成復(fù)合型驅(qū)動器,其在原理上同時具備電壓驅(qū)動器的低頻穩(wěn)定性及電流驅(qū)動器的動態(tài)精確性。通過電路分析,研制了電壓、電流及復(fù)合控制型壓電陶瓷驅(qū)動器。并通過優(yōu)化電路參數(shù),在其他性能指標(biāo)不降的情況下提高了原電壓及電流型驅(qū)動器的動態(tài)性能。 針對現(xiàn)有壓電陶瓷控制系統(tǒng)體積大,功耗高,不便移動的特點,引入嵌入式設(shè)計方法,基于雙核架構(gòu)設(shè)計了嵌入式壓電陶瓷控制器。并結(jié)合設(shè)計的驅(qū)動器建立了完整的壓電陶瓷微定位控制系統(tǒng),使用新型架構(gòu)的嵌入式控制器依據(jù)傳統(tǒng)計算機結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計,其在保證滿足原有系統(tǒng)功能需求的前提下提供了小體積、低功耗、弱干擾等新特性,為基于壓電陶瓷的設(shè)備小型化、便攜化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 最后,結(jié)合壓電陶瓷微動工作臺,建立了納米級定位實驗系統(tǒng)。與原有的驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了對比實驗,并對新型壓電陶瓷定位系統(tǒng)進行了性能測試,給出了所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。實驗結(jié)果同時指明了驅(qū)動器中直接影響壓電陶瓷微定位性能的關(guān)鍵電路參數(shù)。 本文研制的壓電陶瓷嵌入式控制系統(tǒng)適用于靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)高速定位等不同應(yīng)用場合,為進一步研制小型化、集成化、通用化的壓電陶瓷微定位系統(tǒng)提供了理論和實踐經(jīng)驗。
【關(guān)鍵詞】：納米級定位 壓電陶瓷 壓電陶瓷驅(qū)動器 復(fù)合控制 嵌入式系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題背景8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析8-12
• 1.2.1 電壓控制型驅(qū)動器8-9
• 1.2.2 電荷（流）控制型驅(qū)動器9-11
• 1.2.3 嵌入式控制器11-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 壓電陶瓷驅(qū)動器研究14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 壓電陶瓷驅(qū)動器原理14-15
• 2.3 驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計15-24
• 2.3.1 電壓型驅(qū)動器的設(shè)計15-18
• 2.3.2 電流型驅(qū)動器的設(shè)計18-21
• 2.3.3 復(fù)合型驅(qū)動器的設(shè)計21-24
• 2.4 高壓運放的選擇24-25
• 2.5 驅(qū)動器框圖及實物25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 壓電陶瓷嵌入式控制器研究27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 嵌入式方法簡介27-29
• 3.2.1 嵌入式的概念及意義27
• 3.2.2 嵌入式設(shè)計的方法27-28
• 3.2.3 壓電陶瓷控制器的功能28
• 3.2.4 驅(qū)動控制系統(tǒng)目標(biāo)結(jié)構(gòu)28-29
• 3.3 嵌入式控制器硬件設(shè)計29-33
• 3.3.1 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計29-30
• 3.3.2 雙核間通訊方式設(shè)計30-31
• 3.3.3 控制器主要器件選擇31-32
• 3.3.4 控制器與驅(qū)動器的連接32-33
• 3.4 嵌入式控制器軟件設(shè)計33-37
• 3.4.1 基于ARM的嵌入式軟件設(shè)計34-35
• 3.4.2 基于DSP的控制軟件設(shè)計35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 驅(qū)動控制系統(tǒng)實驗研究38-57
• 4.1 引言38
• 4.2 實驗系統(tǒng)38-39
• 4.3 實驗及結(jié)果分析39-55
• 4.3.1 HPV系列壓電陶瓷驅(qū)動器性能實驗39-40
• 4.3.2 電壓控制型驅(qū)動器性能實驗40-48
• 4.3.2.1 阻性負(fù)載實驗41-43
• 4.3.2.2 容性負(fù)載實驗43-45
• 4.3.2.3 壓電陶瓷工作臺驅(qū)動實驗45-48
• 4.3.3 電流控制型驅(qū)動器性能實驗48-53
• 4.3.3.1 容性負(fù)載實驗48-49
• 4.3.3.2 壓電陶瓷工作臺實驗49-51
• 4.3.3.3 輸出穩(wěn)定性控制實驗51-52
• 4.3.3.4 熱分析52-53
• 4.3.4 復(fù)合控制型驅(qū)動器實驗及仿真53-55
• 4.4 結(jié)論55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 附錄61-70
• 4.6 附錄1 電壓控制型驅(qū)動器原理圖61-62
• 4.7 附錄2 電流控制型驅(qū)動器原理圖62-63
• 4.8 附錄3 嵌入式控制器部分原理圖63-69
• 4.9 附錄4 嵌入式軟件及控制程序代碼69-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明71-72
• 致謝72

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳佳杰;基于壓電驅(qū)動的多自由度微操縱平臺及其測控技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 彭輝海;壓電音叉叉股頻率特性測試系統(tǒng)研究[D];東華大學(xué);2012年

3 周文;壓電陶瓷控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D];南京師范大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式壓電陶瓷驅(qū)動與控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：388950