微定位器是精密加工、纳米技术的重要组成部分,它一般由驱动元件、微动平台、控制电路三个部分组成。本文对驱动元件和控制电路两个部分进行了简单的分析讨论,重点研究了微动平台的分析设计,主要工作包括: (1) 柔性铰链单元的力学模型的建立与解析法分析,压电陶瓷驱动元件的分类以及逆压电效应的分析。 (2) 对传统的基于柔性铰链的柔性机构和一种新的基于柔性悬臂梁的柔性机构进行了对比分析,分析结果表明在相同的外形尺寸和作用力下,新柔性机构的输出位移增加了2倍,最大应力减少了4%。利用解析法推导出了基于柔性悬臂梁的柔性机构的设计公式,该方法可以减少设计参数并大大减少计算量。采用正交试验的方法对基于柔性悬臂梁的一维柔性结构进行了参数优化设计以获得最大的输出位移:对最优结构进行了强度校核、模态分析。 (3) 在一维微动平台的基础上,对叠加式、串联式、并联式三种二维微定位器微动平台的性能进行了分析比较,选择了性能最优的并联式进行了理论建模分析和有限元仿真分析,分析了该结构的运动方向间的交叉干扰以及各个结构参数对微动平台输出位移的影响。 (4) 分析了电阻应变片式传感器、电感式传感器和电容式传感器测量位移的工作原理及其特点,选择了最适合进行高精度微位移测量的极矩变化式电容传感器作为微定位器使用的位移测量传感器。 (5) 提出了微定位器的硬件控制方案,给出了两种控制方法:带有BP神经网络前馈环的PID控制方法和Fuzzv—PI多模态分段控制方法。