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一种六自由度微定位工作台位姿控制新方法研究

作　者: 万佩
导　师: 秦岚
学　校: 重庆大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 压电陶瓷驱动器微定位工作台位姿控制
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了一种在四层平板之间并列分布多个压电陶瓷驱动器,通过控制压电驱动器产生微驱动,最终实现六自由度微定位的新方法。本文的主要研究工作包括:①在分析研究国内外现有微定位方法的基础上,研究了一种空间分布压电陶瓷驱动器的六自由度微定位新方法。完成了定位原理的推导,建立了位姿控制模型。在四层工作台间并列分布十二个压电陶瓷微驱动器,每层工作台上的四个压电陶瓷微驱动器均布在半径为l的圆周上。根据位姿控制模型,压电陶瓷微驱动器通以不同电压,使其分别产生伸长或缩短,各驱动器同时作用,形成微定位机构目标工作台在不同方向上的微动。②采用MATLAB软件计算位姿控制模型,得到六自由度方向需要产生位移yi时,各压电陶瓷微驱动器的应提供的伸缩量Δhi;通过ANSYS软件建立微定位平台实体模型,改变各驱动器参数(参数变化值等于Δhi),监测目标工作台位移变化yk;验证微定位原理与控制模型的正确性和方案的可行性。③针对压电陶瓷驱动器特殊的负载特性,研究了压电陶瓷驱动电源,可实现多路压电陶瓷微驱动器同时驱动。介绍了主要的电路,进行了放大电路的仿真和分析,完成了放大电路的基本调试。该压电陶瓷驱动电源具有一定的实用性和创新性。④研究了单个压电陶瓷微驱动器的复合控制方法,使驱动器取得了较高的定位精度。针对压电陶瓷器件在精密定位控制中存在的迟滞、蠕变和位移非线性等不足,将Preisach前馈控制和PID反馈控制相结合,分别完成了Preisach和基于积分分离PID控制的实际编程,并完成了实验验证工作。本文的研究工作可为精密调整及微进给提供新的思路和方法。

一种六自由度微定位工作台位姿控制新方法研究

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