本文關鍵詞：自行式直線壓電驅動器的研究及其在運動平臺中的應用

  更多相關文章： 直線壓電驅動器 自行式 壓電疊堆 非共振 分辨率 平面三自由度運動平臺

【摘要】：直線壓電驅動器具有響應快、定位精度高、體積小等優(yōu)點,無需運動轉換機構就能直接實現直線驅動,在精密驅動領域受到廣泛關注。課題組針對現有平面三自由度運動平臺結構復雜、加工工藝要求高等問題,提出了一種基于直線壓電驅動器構建的自行式平面三自由度運動平臺的設計方案,旨在簡化系統(tǒng)的結構并降低對基礎平臺表面質量的要求。利用壓電疊堆構建了自行式平面三自由度運動平臺的驅動單元,主要研究內容包括:1.針對現有直線驅動器存在著諸如結構復雜、運動行程和定位精度無法兼顧、成本高等問題,提出了一種自行式直線壓電驅動器的設計方案。該驅動器采用壓電疊堆激勵,工作在非共振狀態(tài),通過調節(jié)三個驅動單元的激勵信號,驅動器可以實現大行程、高精度的雙向直線運動。2.介紹了自行式直線壓電驅動器的結構設計方法及工作原理。分析了驅動器在一個信號周期內的運動過程,基于靜力學模型推導了運動足的位移響應,得到了運動足輸出位移和驅動單元輸入位移的關系。建立了系統(tǒng)在運動方向上的動力學模型,設計了驅動器步進和滑動兩種工作模式。分析了信號激勵方式對系統(tǒng)運動性能的影響,發(fā)現采用簡諧函數聯(lián)接線性函數的信號激勵方式可以改善驅動器的運動性能。3.建立了實驗測試系統(tǒng),對原理樣機的步距、速度、負載特性進行了測評。實驗結果表明,驅動器的綜合運動性能較好,緩解了大行程、高精度、高速度的矛盾。驅動器最大輸出推力為25N,運行速度可達1.5mm/s,分辨率可達7nm。4.基于自行式直線壓電驅動器構建了一種平面三自由度運動平臺。分析了平臺的運動方式,給出了實現平臺運動的方法。實驗結果表明,平臺能實現平面三自由度的運動,但存在運動干涉、穩(wěn)定性不高等問題。設置位移反饋控制、選擇合適的接觸界面剛度是下一步研究的主要任務。
【關鍵詞】：直線壓電驅動器 自行式 壓電疊堆 非共振 分辨率 平面三自由度運動平臺
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 直線壓電驅動器的研究現狀概述12-16
• 1.2.1 直線型超聲波電機13-14
• 1.2.2 慣性式壓電驅動器14-15
• 1.2.3 尺蠖型壓電驅動器15-16
• 1.3 多自由度運動平臺的研究現狀概述16-17
• 1.4 本文的主要研究內容17-19
• 第二章 自行式直線壓電驅動器的設計與工作原理19-29
• 2.1 總體結構19
• 2.2 工作機理19-21
• 2.3 結構設計21-28
• 2.3.1 彈性元件的設計21-27
• 2.3.2 驅動單元的設計27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 自行式直線壓電驅動器的特性與實驗研究29-43
• 3.1 實驗系統(tǒng)29-31
• 3.1.1 測試系統(tǒng)的組成29-30
• 3.1.2 測試方法說明30-31
• 3.2 自行式直線壓電驅動器的運動方式31-36
• 3.2.1 驅動器的動力學模型31-34
• 3.2.2 信號激勵方式的規(guī)劃34-35
• 3.2.3 驅動器運動方式的實驗測試35-36
• 3.3 自行式直線壓電驅動器的輸出特性36-42
• 3.3.1 驅動器的步距特性36-39
• 3.3.2 驅動器的速度特性39-40
• 3.3.3 驅動器的負載特性40-42
• 3.4 本章小節(jié)42-43
• 第四章 自行式平面三自由度運動平臺43-53
• 4.1 平面三自由度運動平臺的整體方案43-44
• 4.2 運動平臺的結構及其設計44-46
• 4.3 平臺的運動分析46-49
• 4.4 實驗研究49-51
• 4.4.1 平臺的單自由度運動特性49-51
• 4.4.2 平臺的多自由度運動特性51
• 4.5 本章小結51-53
• 第五章 接觸界面對運動系統(tǒng)的影響研究53-60
• 5.1 接觸及摩擦現象53-55
• 5.1.1 表面形貌53-54
• 5.1.2 接觸54
• 5.1.3 摩擦現象54-55
• 5.2 壓電驅動器的接觸問題55-58
• 5.3 實驗研究58-59
• 5.4 本章小結59-60
• 第六章 總結與展望60-63
• 6.1 本文的主要工作60-61
• 6.2 后續(xù)工作展望61-63
• 參考文獻63-68
• 致謝68-69
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文69

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 劉建芳;楊志剛;趙宏偉;程光明;;新型壓電精密步進旋轉驅動器[J];吉林大學學報(工學版);2006年05期

2 趙淳生;超聲電機在南京航空航天大學的研究與發(fā)展[J];振動、測試與診斷;2005年03期

3 劉向陽,郁鼎文,馮平法,孫國梓;納米級大行程多維運動平臺的方案研究[J];制造技術與機床;2005年03期

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本文編號：999033