壓電傳感執(zhí)行器是集壓電驅(qū)動放大器、壓電陶瓷驅(qū)動器、傳感器的納米級機電一體化系統(tǒng),在微納制造和超精密加工等領域都有著無限的開發(fā)潛能。本文針對本實驗室已有壓電傳感執(zhí)行器進行系統(tǒng)建模、控制器設計與仿真驗證,得到了一套完整的壓電傳感執(zhí)行器模型及控制器設計方案。從電學特性、遲滯效應、壓電效應和機械本體方面入手,建立了完整描述壓電傳感執(zhí)行器系統(tǒng)的綜合數(shù)學模型。運用軟件對結(jié)構(gòu)進行時域及頻域分析,探究系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)的響應特性影響情況,分析產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的原因。進行系統(tǒng)參數(shù)辨識及線性控制方案的制定與仿真。明確遲滯模型建模機理,進行模型建模分析與模型參數(shù)仿真及算法編寫。根據(jù)實驗測得的輸入電壓與輸出位移間的關系,運用最小二范數(shù)法進行模型參數(shù)求解及仿真分析,考量模型輸出位移精度。在靜態(tài)逆模型基礎上增加線性部分,優(yōu)化建模方案。最終動態(tài)Prandtl-Ishlinskii遲滯模型建模精度較理想,其建模平均誤差在所測頻率區(qū)間小于0.053?m,建模相對誤差為0.29%。對壓電傳感執(zhí)行器遲滯逆模型前饋控制系統(tǒng)進行建模分析及模型參數(shù)求解。進行仿真分析,考量前饋逆模型控制系統(tǒng)控制下的壓電傳感執(zhí)行器輸出位移精度。在靜態(tài)逆模型... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

王耿等人設計的試驗系統(tǒng)圖[35]

Georg等人設計的微夾鉗結(jié)構(gòu)[49]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-7-(c)宏/微雙驅(qū)動移動定位單元CAD模型圖1-3宋宇等人設計的視覺伺服型微操作機器人系統(tǒng)[51]2008年，來自福建師范大學的LuZhuochen等人[42]進行了有關基于執(zhí)行器的智能夾持器的研究。其原理是在近紅外光驅(qū)動下，由一種類紙張形石墨烯氧化物復合材料感知壓阻和熱阻的變化，將信號傳遞至執(zhí)行機構(gòu)，由執(zhí)行機構(gòu)基于雙模驅(qū)動原理實現(xiàn)彎曲驅(qū)動。該設計實現(xiàn)了執(zhí)行功能和傳感功能的完美結(jié)合，既能抓取和釋放物體，又能感知執(zhí)行器的每一種執(zhí)行狀態(tài)。(a)RGO-paper/BOPP制作工藝示意圖(b)RGO-paper/BOPP對微笑的反應(c)智能握持器在抓取和釋放物體時的感官反應圖1-4Lu[42]等人設計的具有集成傳感功能的RGO-paper/BOPP執(zhí)行器1.3國內(nèi)外文獻綜述的簡析1.3.1壓電陶瓷執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀分析壓電陶瓷執(zhí)行器有納米級定位分辨率、體積孝重量輕、高剛度、傳輸力大與

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Maxwell遲滯機理的壓電驅(qū)動器非線性動態(tài)建模研究[J]. 劉楠,劉振明,安士杰,歐陽光耀.  海軍工程大學學報. 2018(02)
[2]掃描隧道顯微鏡掃描器的遲滯非線性控制[J]. 季宏麗,孫宏君,裘進浩,陳遠晟,朱孔軍.  振動.測試與診斷. 2017(02)
[3]微操作中操作者瞳孔的定位方法研究[J]. 陳國良,馬輝,張釧釧.  中國機械工程. 2017(04)
[4]基于PI遲滯模型的單壓電變形鏡開環(huán)控制[J]. 田雷,陳俊杰,崔玉國,馬劍強.  儀器儀表學報. 2017(01)
[5]壓電驅(qū)動精密流量閥控制系統(tǒng)的研究[J]. 張蕊華,程玉晨,肖俊,易健,吳啟帆.  儀表技術與傳感器. 2016(04)
[6]基于自感知反饋的壓電微夾鉗PID控制[J]. 蔡成波,崔玉國,孫慶龍,薛飛,鄭軍輝.  納米技術與精密工程. 2016(02)
[7]壓電陶瓷執(zhí)行器的動態(tài)遲滯建模與零相差前饋補償控制[J]. 唐強,吉方,陳東生,劉廣民,張連新.  組合機床與自動化加工技術. 2015(09)
[8]壓電自感知微夾鉗[J]. 崔玉國,鄭軍輝,馬劍強,蔡成波.  光學精密工程. 2015(07)
[9]智能微位移主動隔振控制系統(tǒng)的研究[J]. 王常松,梁森,韋利明.  振動與沖擊. 2015(13)
[10]壓電微夾鉗鉗指位移與夾持力的檢測[J]. 崔玉國,朱耀祥,婁軍強,馮鋒義.  光學精密工程. 2015(05)

博士論文
[1]面向微操作的微小型機器人視覺伺服技術研究[D]. 宋宇.哈爾濱工業(yè)大學 2007

碩士論文
[1]壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯非線性系統(tǒng)的辨識及控制算法研究[D]. 潘云鳳.浙江理工大學 2019
[2]基于積分共振控制技術的雙級驅(qū)動HDD磁頭定位系統(tǒng)的研究[D]. 金燦燦.山東建筑大學 2018
[3]納米操作機視覺伺服技術研究[D]. 邢有林.哈爾濱工程大學 2016
[4]壓電陶瓷驅(qū)動精密擺鏡控制系統(tǒng)的研究[D]. 趙廣義.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2014
[5]可感知鉗指位移與夾持力的壓電微夾鉗研究[D]. 馮鋒義.寧波大學 2013
[6]面向細胞操作的微機器人系統(tǒng)若干關鍵技術研究[D]. 王春雷.東北大學 2010



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