【硕士论文】基于压电陶瓷的精密定位技术研究及实现.pdf

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1、工学硕士学位论文学号!!Q!!!i!密级公五基于压电陶瓷的精密定位技术研究及实现硕士生姓名学科专业研究方向指导教师左五垃丛墨社堂皇拉苤数宝氆趔达挂盔王迭叠熬援国防科学技术大学研究生院oo五年十一月国防科学技术大学研究生院学位论文摘要本课题来源于国家自然科学资助基金项目“电荷反馈式压电陶瓷精密定位机构及非线性控制技术”(项目批准号：10376043)。本文研究了Cymbal型压电作动器的位移放大机理，设计了基于Cymbal型压电作动器的微进给机构。试验结果表明，在相同驱动电压下Cymbal型复合压电作动器的行程是叠堆

2、式压电作动器的6倍。实验表明，压电作动器上的激励电压与其输出位移之间存在很大的非线性迟滞回环。文中采用了电荷反馈控制的方法，大幅度缩小了压电作动器的迟滞回环，提高了作动器的线性度。针对驱动器输出电流漂移造成的压电作动器(容性负载)电荷积累，文中引入了抑制驱动器电流漂移的反馈环节，取得了预期的控制效果。此外，文中还详细介绍了基于压电陶瓷电荷反馈控制的二维微动工作台，内容包括：压电作动器、机械结构、驱动器、测微仪、基于C8051F021单片机控制系统的软硬件的设计与实现。关键词：压电作动器，电荷反馈，二维微动工作台，回

3、滞，控制系统第1页国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTThedissertationderivesfromtheproject‘‘Piezoelectricplatformforprecisionpositioningusingcharge—feedbackandnonlinearcontrolmethod'’supportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(authorizedNo．10376043)．Theprincipleonthedisplac

4、ementamplifyingoftheCymbalpiezoelectricactuatorandthedesigningoftheprecisionpositioninginstrumentoftheCymbalpiezoelectricactuatorhasbeenintroducedinthispaper．ExperimentaldatafromtestsshowedthattheoutputrangeofaCymbalpiezoelectricactuatoris6timesofastackactuato

5、rwiththesamelayersofthestackunderthesamevoltage．Experimentaldatafromtestsshowedthatthereissignificanthysteresisbetweenthevoltageappliedtotheactuatorandtheactuatoroutput，Experimentaldatafromtestsalsoshowedthereissignificantlymorelinearandlesshysteresisbyusingch

6、argefeedbackinthispaper．Toavoidtheactuator,acapacitorloadbeingchargedupbythedriftcurrentoftheamplifier,asecondaryfeedbackfromtheoutputoftheamplifierhasbeenusedandexpectedresulthasbeengotten．Thisdissertationalsointroducedthetwodimensionalmicropositioningplatfor

7、mwithpiezoelectricactuatorsusingchargefeedbackincludepiezoelectricactuator,themechanicalstructure，amplifier,precisionpositionsensor,thedesigningandrealizationthehardwareandsofbI】vareofcontrolsystemusingC8051F021SCM．Keywords：Cymbalpiezoelectricactuator,chargefe

8、edback,twodimensionalmicropositioningplatform，hysteresis，controlsystem第11页独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其