激光束漂移量的反饋控制執(zhí)行系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著超精密加工檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展對(duì)直線度提出越來(lái)越高的要求,人們?cè)桨l(fā)重視準(zhǔn)直技術(shù)精度的提升。激光以其高亮度、高準(zhǔn)直性、高相干性,以及優(yōu)良的光譜特性,在準(zhǔn)直技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。然而在高精度的準(zhǔn)直應(yīng)用場(chǎng)合,激光束的漂移已在很大程度上影響了其準(zhǔn)直性能。著眼于提高激光準(zhǔn)直精度這一目標(biāo),本文在對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)技術(shù)與柔性鉸鏈微傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種工作在納米精度上的超精密、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的激光束漂移量反饋控制執(zhí)行系統(tǒng),能夠有效地消除激光束

2、的漂移。課題主要的設(shè)計(jì)研究包含以下幾個(gè)方面：1.根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的特性,設(shè)計(jì)一種基于電壓控制型的直流誤差放大式驅(qū)動(dòng)電源。由于采用一種新結(jié)構(gòu)的充放電電路,使電源具有較寬的頻響范圍,以及較大的驅(qū)動(dòng)能力；并研究了影響傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源靜態(tài)精度的主要因素及綜合充放電過(guò)程和驅(qū)動(dòng)能力,采用恒流源結(jié)構(gòu),使驅(qū)動(dòng)電源在各個(gè)輸出電壓段內(nèi)皆具有良好的負(fù)載特性,從而獲得滿意的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。2.結(jié)合傳統(tǒng)的J. M. PAROS結(jié)構(gòu)公式和緊湊結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)明公式設(shè)計(jì)了基于

3、柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的正交二維嵌套微位移工作臺(tái),并利用有限元分析的方法進(jìn)行仿真,推導(dǎo)出微位移工作臺(tái)的精確模型,進(jìn)一步修改實(shí)際設(shè)計(jì)的參數(shù),從而保證了反饋控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有良好的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)微位移特性。3.對(duì)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器的伸縮機(jī)理引起的反饋控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性滯回問(wèn)題進(jìn)行了理論分析,并根據(jù)Preisach模型對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的微位移工作臺(tái)的非線性滯回現(xiàn)象進(jìn)行校正。在對(duì)設(shè)計(jì)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的紋波、穩(wěn)定性、分辨率及頻響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,其頻響能