多自由度壓電執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研究.pdf

1、本課題得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）（資助號(hào)：2011CB707602），NSFC-廣東聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目（資助號(hào)：U0934004）等基金的支持。
　　壓電執(zhí)行器，亦稱超聲電機(jī)，是一種依靠壓電材料的逆壓電效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的新型微電機(jī)，具有獨(dú)特的性能：體積小、響應(yīng)快、斷電自鎖等特點(diǎn)，其中多自由度超聲電機(jī)以其機(jī)械集成度高，在精密機(jī)械以及精密加工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題研究二自由度壓電執(zhí)行器，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

2、，以及針對(duì)此平臺(tái)的測(cè)量系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　調(diào)研當(dāng)前多自由度壓電執(zhí)行器的發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀，并分析多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)和存在的問題。
　　研究一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二自由度壓電執(zhí)行器，分析工作機(jī)理，并進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。制作的原理樣機(jī)經(jīng)過掃頻實(shí)驗(yàn)表明與理論分析基本吻合。
　　設(shè)計(jì)了一套采用正交方向的兩組導(dǎo)軌導(dǎo)向、二自由度壓電執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)表明，二自由度壓電執(zhí)行器可以有效驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行二

3、維運(yùn)動(dòng)。由于兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)質(zhì)量不同，導(dǎo)致兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)速度具有明顯差異。
　　針對(duì)上述問題提出了一種單板式平臺(tái)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中沒有導(dǎo)軌等導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，僅由一臺(tái)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)平板，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的兩維運(yùn)動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)鏈短的特點(diǎn)，有望獲得較高的可靠性和穩(wěn)定性。
　　使用了PSD傳感器作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位移檢測(cè)和DSP控制器進(jìn)行定位控制，避免了通常設(shè)置兩個(gè)光柵尺的檢測(cè)方案中，由于安裝誤差導(dǎo)致的檢測(cè)誤差增大現(xiàn)象。
　　原理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)表明：二自由