超磁致伸缩驱动微定位工作台的建模及控制
发布时间：2020-04-20 04:26
【摘要】：随着现代工业社会的发展,微定位技术在精密加工、精细操作等领域的应用愈加精进,其性能指标方面的要求也越来越高,开发一套兼具定位精度高、定位行程大、带载能力强等优良特性的微定位系统将具有重要意义。本文利用超磁致伸缩材料制作驱动器作为位移驱动装置,采用柔性铰链平台作为位移传动机构,搭建可实现X-Y平面内定位的微定位工作台,并搭配核心控制器TMS320F28335DSP及其他部件构成微定位系统,主要工作内容如下:借助J-A磁滞模型建立了微定位工作台数学模型,针对其中存在的六个未知参数(α、M_s、a、k、c、γ),提出一种自适应惯性系数粒子群算法进行参数辨识,并分别采用了DSP硬件和MATLAB软件作为算法运行环境,对比分析了该算法的有效性。同时将模型计算结果与测试数据进行对比,验证了所建模型的可靠性。从硬件和软件展开控制系统设计,硬件方面主要对控制器、激励电源、传感器以及其他设备外围接口进行选型及设计,而软件部分,采用LabVIEW设计了上位机控制及显示界面,下位机DSP控制程序包括串口通讯、AD采集等实时控制代码段。搭建开环测试平台测量了微定位工作台工作性能参数,选择应用前馈+PID控制策略,实现了微定位工作台X单方向上的点位控制和位移跟踪连续控制,分析了单向定位效果。通过固定不同Y向位置比较X向输出位移与激励电流的关系,分析微定位工作台X-Y平面的定位效果。实验数据表明,定位分辨力达到10nm,响应时间约为400ms,微定位工作台X方向上的定位行程达到33.8μm,Y方向上为38.5μm,在X单方向上的定位误差最大为0.855μm,且在X-Y平面一定范围内表现出较为良好的重复性。图[47]表[6]参[55]
【图文】：
-1AdaptaMat 公司 MSMA 直线驱动器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator图 1-2 吉林大学扭臂式静电微驱动器结构示意图Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University静电类静电类驱动器是利用电荷间“同性相斥、异性相吸”的相互作用力即库仑力，电极产生足够发生平移或者扭转等运动形式。由库仑定律得，库仑力大小与电极中电荷载荷量的数量积成正比，与正负电荷间距离的平方成反比，宏观现为与电流大小、器件表面积或尺寸有关，所以常见的静电类驱动器以此被平行板电容式、划痕驱动式和梳状电极式等等,吉林大学研制的扭臂式静电微器结构示意图如图 1-2 所示。由于静电类驱动器输出负载力小、行程行程、短，使得应用场合局限于微驱动系统，但精度高、响应快[18-19]。压电陶瓷类压电陶瓷材料（PZT）能够应用于微位移驱动领域，，主要利用的是其特有的
-1AdaptaMat 公司 MSMA 直线驱动器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator图 1-2 吉林大学扭臂式静电微驱动器结构示意图Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University静电类静电类驱动器是利用电荷间“同性相斥、异性相吸”的相互作用力即库仑力，电极产生足够发生平移或者扭转等运动形式。由库仑定律得，库仑力大小与电极中电荷载荷量的数量积成正比，与正负电荷间距离的平方成反比，宏观现为与电流大小、器件表面积或尺寸有关，所以常见的静电类驱动器以此被平行板电容式、划痕驱动式和梳状电极式等等,吉林大学研制的扭臂式静电微器结构示意图如图 1-2 所示。由于静电类驱动器输出负载力小、行程行程、短，使得应用场合局限于微驱动系统，但精度高、响应快[18-19]。压电陶瓷类压电陶瓷材料（PZT）能够应用于微位移驱动领域，主要利用的是其特有的
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH703;TP273
【图文】：
-1AdaptaMat 公司 MSMA 直线驱动器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator图 1-2 吉林大学扭臂式静电微驱动器结构示意图Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University静电类静电类驱动器是利用电荷间“同性相斥、异性相吸”的相互作用力即库仑力，电极产生足够发生平移或者扭转等运动形式。由库仑定律得，库仑力大小与电极中电荷载荷量的数量积成正比，与正负电荷间距离的平方成反比，宏观现为与电流大小、器件表面积或尺寸有关，所以常见的静电类驱动器以此被平行板电容式、划痕驱动式和梳状电极式等等,吉林大学研制的扭臂式静电微器结构示意图如图 1-2 所示。由于静电类驱动器输出负载力小、行程行程、短，使得应用场合局限于微驱动系统，但精度高、响应快[18-19]。压电陶瓷类压电陶瓷材料（PZT）能够应用于微位移驱动领域，，主要利用的是其特有的
-1AdaptaMat 公司 MSMA 直线驱动器-1AdaptaMat’s MSMA linear actuator图 1-2 吉林大学扭臂式静电微驱动器结构示意图Fig.1-2 Structure diagram of twisted-armelectrostatic micro-actuator in Jilin University静电类静电类驱动器是利用电荷间“同性相斥、异性相吸”的相互作用力即库仑力，电极产生足够发生平移或者扭转等运动形式。由库仑定律得，库仑力大小与电极中电荷载荷量的数量积成正比，与正负电荷间距离的平方成反比，宏观现为与电流大小、器件表面积或尺寸有关，所以常见的静电类驱动器以此被平行板电容式、划痕驱动式和梳状电极式等等,吉林大学研制的扭臂式静电微器结构示意图如图 1-2 所示。由于静电类驱动器输出负载力小、行程行程、短，使得应用场合局限于微驱动系统，但精度高、响应快[18-19]。压电陶瓷类压电陶瓷材料（PZT）能够应用于微位移驱动领域，主要利用的是其特有的
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH703;TP273
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 王永红;张浩;陈李;但西佐;肖颖;梁恒;;自适应决策粒子群的相关搜索优化[J];光电工程;2015年08期
2 李冲;鹿存跃;马艺馨;;基于磁致伸缩材料的电机研究进展[J];压电与声光;2015年04期
3 谢瑜;曾凤;周峗磊;刘
本文编号：2634153
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