精密二維柔性鉸鏈工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文研究了一種面向精密定位的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)。微位移機(jī)構(gòu)是精密加工、檢測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，微位移系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)元件、微動(dòng)工作臺(tái)和控制單元三個(gè)部分組成。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:完成二維柔性鉸鏈微動(dòng)工作臺(tái)的動(dòng)靜態(tài)特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)微動(dòng)工作臺(tái)的控制系統(tǒng)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)元件及控制系統(tǒng)的特性進(jìn)行研究。
　　在收集大量國(guó)內(nèi)外微位移機(jī)構(gòu)資料和總結(jié)微位移機(jī)構(gòu)的種類和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定本文以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的二維柔性鉸鏈微動(dòng)工作

2、臺(tái)為研究對(duì)象，從工作臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面，提高微位移系統(tǒng)整體性能。
　　通過對(duì)柔性鉸鏈種類和特點(diǎn)的分析，應(yīng)用材料力學(xué)等基本原理推導(dǎo)正圓柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)靜力學(xué)表達(dá)式，為得出鉸鏈結(jié)構(gòu)各個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)系提供理論基礎(chǔ)，然后應(yīng)用Matlab工具比較鉸鏈各參數(shù)對(duì)其剛度的影響。
　　應(yīng)用有限元方法和正交實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)不同的一維柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行ANSYS剛度分析，比較其結(jié)果，并優(yōu)化選擇出合適的鉸鏈結(jié)構(gòu)。同時(shí)結(jié)合整體系統(tǒng)的要求，完成

3、滿足控制系統(tǒng)反饋信號(hào)傳感器安裝的二維微動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)，然后應(yīng)用ANSYS校驗(yàn)整個(gè)工作臺(tái)的模態(tài)，分析工作臺(tái)的位移耦合特性。在上述分析的基礎(chǔ)上，加工實(shí)驗(yàn)用二維柔性鉸鏈工作臺(tái)。
　　在分析壓電陶瓷壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)理基礎(chǔ)上，研究實(shí)驗(yàn)用壓電陶瓷特性，設(shè)計(jì)壓電驅(qū)動(dòng)電源電路以及反饋控制數(shù)據(jù)采集電路;完成用于控制數(shù)據(jù)采集卡的Labview程序設(shè)計(jì)及壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的精度實(shí)驗(yàn)。
　　在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型分析基礎(chǔ)上，研究微動(dòng)工作臺(tái)的精密控制方案，進(jìn)行