论文部分内容阅读
近年来,随着科技的飞速发展,设备微型化、微芯片高度集成化、操作精密化等使微/纳米技术成为国内外研究的重点方向,而精密定位技术是微/纳米技术领域中的关键技术。微动定位平台是精密定位技术中的一项重要载体,其工作性能直接决定了定位系统的性能。本文以压电陶瓷作为驱动元件,设计一种新型完全解耦的大行程XY微动定位平台,使其在具有大行程的同时可达纳米级定位精度。本文在静力学和动力学分析基础上,建立该平台的柔度矩阵和动力学模型,优化平台参数及运动性能,并运用ANSYS软件对平台进行运动解耦与位移放大等性能分析与验证,同时搭建该平台实验系统,建立微动定位平台的RCPID控制方法。开展该平台的解耦性能和定位精度性能实验,验证所设计平台的解耦特性与精密定位性能。论文的主要研究内容概括如下: 1、阐述精密定位平台的研究背景与意义,深入调研其国内外研究现状,分析精密运动平台的关键技术及其难点问题,明确本文的研究重点及方案。 2、分析比较二维微动定位机构的运动构型,柔性移动副类型和柔性铰链类型。结合并联构型、双四杆柔性移动副、差动杠杆位移放大机构,通过有效组合设计一种能够实现运动解耦的新型大行程二维微动定位平台。 3、应用柔度矩阵法分析微动定位平台的输出柔性、输入刚度和位移放大比率。结合拉格朗日能量法和机械振动理论,建立平台的动力学模型,运用粒子群优化算法,以最大位移放大比为优化目标建立优化模型,对机构尺寸参数进行优化。 4、运用ANSYS分析软件,对设计的新型杠杆位移放大器进行位移放大性能分析和承受应力分析,并分析微定位平台的输出柔度、输入刚度、解耦特性和模态等性能。 5、搭建微动定位平台实验系统,设计RCPID闭环控制器,对微定位平台进行相关的开环和闭环控制实验,对平台的运动解耦性、位移放大比例、动态迟滞非线性特性和闭环信号轨迹跟踪性能进行详细的实验和验证。