全壓電驅動的二維大行程納米定位平臺研究.pdf

1、隨著先進加工制造，微電子工程，生物醫(yī)學工程、光學精密工程等現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，這對精密定位技術提出了越來越高的要求，不但要求具有納米級定位精度，而且需要能夠實現(xiàn)大行程跨尺度定位。然而大行程和高精度是一對不可兼得的矛盾體，研究如何在大行程范圍內快速、穩(wěn)定地實現(xiàn)納米級定位，開展大行程跨尺度精密定位的研究具有重大的理論和現(xiàn)實意義。
　　本文針對國家863重大項目“微細結構跨尺度高分辨層析成像與檢測系統(tǒng)”對大行程跨尺度納米定位的要求，

2、基于宏微結合和全壓電驅動的思想，結合壓電馬達和壓電陶瓷的全壓電驅動方式，研制了全壓電驅動的二維大行程納米定位平臺。根據(jù)課題要求，首先對大行程納米定位平臺系統(tǒng)進行了定位方案和總體結構設計，整個定位平臺系統(tǒng)由壓電馬達驅動的大行程定位平臺和壓電陶瓷驅動的微動定位平臺組成。并且對定位平臺系統(tǒng)的各主要組成部分進行了工作機理分析和對比選型分析，在此基礎上提出了全壓電驅動定位控制原理，并在理論上建立了該定位系統(tǒng)的動力學模型。
　　其次，采用了等

3、效電路法和運動學方法，建立了壓電馬達驅動的定位平臺的等效電路模型，得到了系統(tǒng)模型傳遞函數(shù)。研究了壓電馬達驅動定位系統(tǒng)控制方法，基于壓電馬達AC連續(xù)驅動模式和DC掃描模式提出了一種跨尺度納米定位方法，采用增量式PID算法實現(xiàn)了定位系統(tǒng)穩(wěn)定輸出和高動態(tài)響應。對壓電陶瓷驅動的微動定位平臺進行了結構設計，并從理論解析法和有限元仿真兩方面對微動臺靜態(tài)、動態(tài)性能進行了分析和驗證，得到了其鉸鏈基本結構參數(shù)、剛度及固有頻率，并對其進行了建模分析。