壓電驅動微動定位平臺系統(tǒng)設計與開發(fā).pdf

1、微定位技術是精密加工、精密測量、精密工程等微觀領域中的關鍵技術，微動定位平臺是精密定位技術中的一項重要載體。本文結合浙江省自然科學基金項目“基于壓電的納米級工作臺系統(tǒng)智能化控制方法的研究”(編號：502021)和國家自然科學基金項目“磁控形狀記憶合金驅動的大行程納米級精度微動工作臺關鍵技術研究”(編號：50805042)，以壓電陶瓷驅動的微動定位平臺為研究對象，分析和研究了微動定位平臺的關鍵技術。在比較分析單平行四桿機構、雙平行四桿機構

2、、復合平行四桿機構的三種形式柔性移動副之后，采用有限元分析方法設計一個以復合平行四桿機構柔性移動副為導向機構的二維微動定位平臺，并分析了其靜態(tài)、動態(tài)特性，建立了系統(tǒng)數(shù)學模型，在此基礎上用Matlab軟件對微動定位平臺控制模型進行仿真模擬、整定系統(tǒng)PID控制參數(shù)；基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境構建微動定位工作臺的開環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗平臺，進行了實驗研究。本論文的主要研究內容及章節(jié)安排如下： 第一章分析了微動定位平臺系統(tǒng)研究和開發(fā)的意

3、義，并綜述了以柔性鉸鏈機構為支撐導向機構、壓電陶瓷驅動的微動定位平臺系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。最后結合具體項目給出了本論文的主要研究內容。 第二章分析了微動定位平臺系統(tǒng)的組成，比較了微動平臺系統(tǒng)各種驅動方法、支撐導向機構、控制方法和檢測方法的特點，提出了一種柔性機構導向支撐、壓電陶瓷驅動的微動定位平臺系統(tǒng)總體設計方案。 第三章在分析壓電陶瓷驅動器的驅動機理的基礎上，對其遲滯、蠕變和非線性等特性進行了研究，并且對壓電陶

4、瓷驅動器進行了特性實驗測試。 第四章在柔性鉸鏈機構微動定位平臺的應用中，引入了柔性移動副的概念。比較了單平行四桿機構、雙平行四桿機構、復合平行四桿機構組成的三種柔性移動副。利用有限元方法設計了一種新型的復合雙平行四桿柔性移動副為導向機構的微動定位平臺。 第五章分析建立了微動定位平臺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，在Matlab系統(tǒng)平臺上進行了微動定位平臺系統(tǒng)PID控制的仿真；基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境構建了微動定位平臺PID閉環(huán)控制實驗