大行程压电微动台驱动控制系统的研究

发布时间：2017-05-18 12:00

  本文关键词：大行程压电微动台驱动控制系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微驱动、定位技术是当今世界各国研究的热点问题,是纳米测量及加工技术中的关键技术之一,而微位移致动器则是微驱动、定位系统中的重要组成部分。压电陶瓷致动器是目前微位移技术中比较理想的驱动元件,它的出现开创了精度进入纳米级的新时代。 本文中研究的课题是大行程压电微动台的驱动控制系统,其主要内容和创新点包括: 1、论文系统地介绍了压电陶瓷的性能参数及压电元件等内容; 2、着重阐述了压电微动台的运动原理、总体机械结构设计、驱动控制系统设计以及性能测试实验:结构设计方面,采用平台式结构,增强了其实用性;变传统单驱动器为双驱动器结构,采用新颖的根据尺蠖运动(Inchworm motion)原理改进的“推—拉”接力运动原理,配以适当的四路驱动信号,使压电微动台实现连续平稳的运动。系统控制方面,通过单片机系统产生四路信号,经直流放大器放大后加载到压电微动台。控制程序采用C51软件编程,以中断方式实现波形控制。 3、对压电陶瓷驱动器电源的作用原理、设计特点及分类进行了介绍,并给出了压电陶瓷驱动器的电源设计要求、方法、电路及相关测试参数等方面的内容。驱动电源采用直接稳压和直流放大式原理进行设计,通过与单片机控制系统相结合,保证压电微动台的运动精度。 4、实验结果表明:压电微动台的运动位移是线性的,运动速度在驱动电压为200V时可达13.86μm/s,最小步距为亚微米级,行程大于10mm,载物能力可以达到24N。
【关键词】：压电陶瓷 驱动电源 微驱动 微定位 尺蠖运动
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH703
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 微驱动定位系统发展状况7-11
• 1.1.1 微位移致动器分类7-8
• 1.1.2 压电驱动器在微位移技术中的应用8-11
• 1.2 课题研究内容11-13
• 第二章 压电微动台运动原理及结构设计13-32
• 2.1 压电微动台运动原理13-14
• 2.1.1 尺蠖运动原理13
• 2.1.2 “推—拉”原理简述13-14
• 2.2 压电微动台的设计要求14-15
• 2.3 压电陶瓷特性简介及压电元件选择15-22
• 2.3.1 压电陶瓷的性能参数15-16
• 2.3.2 压电陶瓷材料的固有特性16-18
• 2.3.3 压电元件的选择18-22
• 2.4 压电微动台结构设计22-27
• 2.4.1 总体设计22
• 2.4.2 夹紧装置和驱动装置的设计22-27
• 2.5 压电微动台的关键技术27-31
• 2.5.1 高精度导轨的设计27-30
• 2.5.2 加工的关键技术30-31
• 2.6 小结31-32
• 第三章 压电微动台驱动控制系统设计32-50
• 3.1 压电微动台控制系统设计32-38
• 3.1.1 控制系统硬件设计32-34
• 3.1.2 控制系统软件设计34-38
• 3.2 压电陶瓷驱动器电源38-42
• 3.2.1 作用原理38-39
• 3.2.2 压电陶瓷驱动器电源设计要求39
• 3.2.3 压电陶瓷驱动器电源分类39-42
• 3.3 驱动电源设计实现42-47
• 3.3.1 设计框图42
• 3.3.2 驱动电源电路设计42-47
• 3.4 驱动电源性能测试47-49
• 3.5 小结49-50
• 第四章 压电微动台测试实验及结果分析50-62
• 4.1 压电材料性能实验50-53
• 4.1.1 电容测微仪的标定50-51
• 4.1.2 块状压电晶体的形变能力测试51-53
• 4.2 压电微动台性能测试53-60
• 4.2.1 实验装置53
• 4.2.2 实验数据及处理53-60
• 4.3 小结60-62
• 全文总结及展望62-64
• 参考文献64-67
• 发表论文和参加科研情况说明67-68
• 致谢68

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡长德;温丽梅;幸祺;;用于大范围纳米级压电微动台的驱动控制系统[J];电子测量技术;2008年08期

2 张亚超;赵美蓉;林玉池;;压电微角度驱动器及其闭环控制检测系统[J];压电与声光;2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 秦峰;回转式压电微角度执行器驱动控制及检测系统的研究[D];天津大学;2010年

2 张亚超;结合柔性铰链的压电微角度驱动器及其闭环控制研究[D];天津大学;2012年

3 胡长德;回转式微动压电电动机及其驱动电源的研究[D];天津大学;2006年

4 王为;光纤Bragg光栅在动态应变信号检测中的应用研究[D];天津大学;2006年

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本文编号：375965