基于摩擦力调控的步进直线压电驱动器及其控制系统研究
发布时间：2021-05-22 21:06
近年来随着精密制造产业的迅速发展,精密运动平台成为了一个研究热点。除了经典的利用电磁感应效应的驱动器外,还涌现出了利用压电效应、磁致伸缩效应、形状记忆效应的新型驱动器。压电驱动器因其具有结构简单、响应快、分辨力高、电磁兼容性强等优点,是一种在精密制造领域有潜在应用价值的驱动器。压电驱动器按照其致动原理可以分为超声波电机、直驱式压电驱动器、尺蠖式压电驱动器和惯性式压电驱动器。其中惯性压电驱动器具有结构简单、行程大、激励信号简单等优点,近年来受到了众多学者的关注。惯性式压电驱动器利用驱动足和动子之间的“粘-滑”运动,在“粘”运动阶段驱动足通过静摩擦力推动动子缓慢向前运动;在“滑”运动阶段驱动足快速撤回并使动子的驱动足之间产生相对滑动,动子也在滑动摩擦力的作用力下产生少量向后的位移。这样不断重复“粘-滑”运动过程,动子和驱动足之间的相对滑动位移就积累成了动子的输出运动。通过致动原理可以看到,惯性驱动器的输出位移存在位移回退现象,这在细胞穿刺、显微注射、光纤对接等领域是不可接受的。为了抑制惯性驱动器的位移回退,本文分析了传统惯性驱动器的致动机理,改进了其致动原理以完全抑制位移回退。本文研制了一...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 惯性式压电驱动器国内外研究现状及分析
1.2.1 惯性式压电驱动器国外研究现状
1.2.2 惯性式压电驱动器国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 步进精密直线压电驱动器的设计与研制
2.1 引言
2.2 惯性式压电驱动器致动原理分析
2.2.1 传统惯性式压电驱动器致动原理
2.2.2 传统惯性式压电驱动器回退现象
2.2.3 新型惯性式压电驱动器致动原理
2.3 基于摩擦力主动控制的新型惯性式压电驱动器构型设计
2.3.1 驱动单元封装结构解析模型
2.3.2 直线运动平台整体布局设计与样机制作
2.4 本章小结
第3章 面向步进式压电驱动器的运动控制系统构建
3.1 引言
3.2 步进式压电驱动器运动控制系统组成
3.3 大功率低频高压线性功率放大器的研制
3.3.1 确定电源设计指标
3.3.2 确定电源总体结构与各功能模块
3.3.3 电源各功能模块电路设计
3.3.4 PCB设计与电源样机制作
3.3.5 功放输出特性测试
3.4 基于嵌入式系统和图形化界面的运动控制系统搭建
3.4.1 嵌入式运动控制系统
3.4.2 图形化操作操作界面
3.5 本章小结
第4章 步进式压电驱动器的实验研究
4.1 引言
4.2 压电叠堆及其封装结构特性测试
4.2.1 压电叠堆电压位移响应曲线
4.2.2 封装结构位移响应曲线
4.3 步进式压电驱动器开环机械输出特性测试
4.3.1 回退量-摩擦力特性测试
4.3.2 速度-电压特性测试
4.3.3 速度-频率特性测试
4.3.4 速度-负载特性测试
4.3.5 位移分辨力特性测试
4.3.6 行走致动模式输出特性测试
4.4 新型压电驱动器与相似压电驱动器的对比
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]形状记忆合金的研究现状及应用特点分析[J]. 周佳雯. 化工管理. 2016(23)
[2]直线超声波电动机在精密平台中应用的现状[J]. 孙向磊,郭丽娜,吕宏伟. 微特电机. 2016(04)
[3]谐波磁场下硅钢片磁致伸缩特性分析[J]. 张艳丽,李强,王洋洋,张殿海,任自艳,白保东,谢德馨. 电工技术学报. 2015(14)
[4]精密直线压电驱动器的设计与研究[J]. 连安志,曹蕾蕾,宋绪丁. 压电与声光. 2014(06)
[5]压电技术的现状及应用化分析[J]. 郑胥侠,龚俊杰. 装备制造技术. 2014(01)
[6]柔性铰链微位移放大机构的研究[J]. 张远深,刘晓光,张园成,赵庆龙,於又玲. 甘肃科学学报. 2011(02)
[7]压电驱动精密直线步进电机研究[J]. 刘建芳,杨志刚,程光明,华顺明. 中国电机工程学报. 2004(04)
硕士论文
[1]纵弯耦合振动型驻波压电驱动器的研究[D]. 李春红.哈尔滨工业大学 2016
[2]步进式精密直线压电驱动器的设计与研究[D]. 连安志.长安大学 2015
本文编号：3201666
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 惯性式压电驱动器国内外研究现状及分析
1.2.1 惯性式压电驱动器国外研究现状
1.2.2 惯性式压电驱动器国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 步进精密直线压电驱动器的设计与研制
2.1 引言
2.2 惯性式压电驱动器致动原理分析
2.2.1 传统惯性式压电驱动器致动原理
2.2.2 传统惯性式压电驱动器回退现象
2.2.3 新型惯性式压电驱动器致动原理
2.3 基于摩擦力主动控制的新型惯性式压电驱动器构型设计
2.3.1 驱动单元封装结构解析模型
2.3.2 直线运动平台整体布局设计与样机制作
2.4 本章小结
第3章 面向步进式压电驱动器的运动控制系统构建
3.1 引言
3.2 步进式压电驱动器运动控制系统组成
3.3 大功率低频高压线性功率放大器的研制
3.3.1 确定电源设计指标
3.3.2 确定电源总体结构与各功能模块
3.3.3 电源各功能模块电路设计
3.3.4 PCB设计与电源样机制作
3.3.5 功放输出特性测试
3.4 基于嵌入式系统和图形化界面的运动控制系统搭建
3.4.1 嵌入式运动控制系统
3.4.2 图形化操作操作界面
3.5 本章小结
第4章 步进式压电驱动器的实验研究
4.1 引言
4.2 压电叠堆及其封装结构特性测试
4.2.1 压电叠堆电压位移响应曲线
4.2.2 封装结构位移响应曲线
4.3 步进式压电驱动器开环机械输出特性测试
4.3.1 回退量-摩擦力特性测试
4.3.2 速度-电压特性测试
4.3.3 速度-频率特性测试
4.3.4 速度-负载特性测试
4.3.5 位移分辨力特性测试
4.3.6 行走致动模式输出特性测试
4.4 新型压电驱动器与相似压电驱动器的对比
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]形状记忆合金的研究现状及应用特点分析[J]. 周佳雯. 化工管理. 2016(23)
[2]直线超声波电动机在精密平台中应用的现状[J]. 孙向磊,郭丽娜,吕宏伟. 微特电机. 2016(04)
[3]谐波磁场下硅钢片磁致伸缩特性分析[J]. 张艳丽,李强,王洋洋,张殿海,任自艳,白保东,谢德馨. 电工技术学报. 2015(14)
[4]精密直线压电驱动器的设计与研究[J]. 连安志,曹蕾蕾,宋绪丁. 压电与声光. 2014(06)
[5]压电技术的现状及应用化分析[J]. 郑胥侠,龚俊杰. 装备制造技术. 2014(01)
[6]柔性铰链微位移放大机构的研究[J]. 张远深,刘晓光,张园成,赵庆龙,於又玲. 甘肃科学学报. 2011(02)
[7]压电驱动精密直线步进电机研究[J]. 刘建芳,杨志刚,程光明,华顺明. 中国电机工程学报. 2004(04)
硕士论文
[1]纵弯耦合振动型驻波压电驱动器的研究[D]. 李春红.哈尔滨工业大学 2016
[2]步进式精密直线压电驱动器的设计与研究[D]. 连安志.长安大学 2015
本文编号：3201666
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