基于压电驱动的多自由度微操纵平台及其测控技术的分析

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1、浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：丢0圭雪岛签字日期：)口，／年多月∥日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝鎏盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被

2、查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：怼走签字日期：为『1年；月厶勺聊躲杨吏己签字日期：二力／『年弓月／多日致谢两年半的硕士研究生行将结束，意味着我的读书生涯也将告一段落，在这辞旧迎新之际，回忆起求是园内近七年的生活和学习，不禁感慨万千．在此，我向所有关怀和帮助我的老师，同学和亲人致以最衷心的感谢和最崇高的敬意．我由衷地感谢我的导师同时也是我

3、本科时期町班主任杨克己教授。多年来，他不仅在学业上谆谆教诲，而且在生活上也给予我无微不至的关怀，建立了亲人般的感情。导师热情的关切和悉心的指导使得本论文得以顺利完成。在相处过程中，他渊博的学识、缜密的思维方式，严谨求是的治学作风、勇于创新的科学态度、废寝忘食的工作热情以及他丰富的实践经验、精湛的技术水平给我留下了深刻印象；他对科研工作精益求精的精神对我今后的生活和工作等都将产生深远影响，指导我前进。衷心感谢实验室的范宗尉博士、杨晨雨学士、邵雨良硕士、丁伟森硕士、乔华伟硕士、桑武斌硕士、陈剑博士、邵严

4、峰硕士、方文平硕士、张冰冰硕士、刘昌华硕士、周红明博士、贾坤博士、温家华硕士、邵泉钢硕士、王璞玉硕士、周洁硕士、钱飞立硕士、夏军建硕士，王晓丁硕士，刘日明硕士、毛磊硕士、孟坚鑫博士．吴施伟博士，闻明硕士，吴程程硕士、于刚硕士、吴海腾博士等在科研上与生活上对我的帮助，从他们身上我学到了很多，尤其是他们金心投入科研的那份热情，对我有很大的促进．感谢我的室友周豪、邵泉钢，他们在日常生活中给予我很大的帮助，与他们相处的时光总是轻松并且充满快乐．感谢我的好友和班级同学在学期问对我的关心、帮助与支持，朋友的情谊

5、让我铭记于心．我衷心地感谢我的父母，是他们的朴实与辛劳使我得以快乐的生活着，并且顺利的完成学业，他们的默默支持是我的最大动力．同时我还要衷心地感谢我已故爷爷和奶奶，他们对我殷切的期望以及一直以来无尽的关怀与祝福是我幸福的源泉与前行的动力．真心感谢所有支持、关心与帮助我的人．吴佳杰2011年1月于浙大求是园n为了满足微纳技术和生物医学技术对微操纵技术的强烈需求，本文开展基于压电驱动的多自由度微操纵平台及其测控技术的研究。完成了五自由度微操纵平台机械本体的设计，并对压电陶瓷迟滞非线性特征进行建模研究，同

6、时，采用模块化设计策略，以PXI总线为信息传输桥梁，DSP+FPGA为中心测控单元，开发了一种高性能数字式多通道控制器。在此基础上，将各部分进行系统集成，实现了一套基于压电驱动的多自由度微操纵平台原型样机，实验研究证实了所研发技术和平台的可行性和有效性。具体工作包括：第一章，论述了开展高精度多自由度微操纵系统研究的重要意义，对基于压电驱动的多自由度微操纵系统及其相关技术研究现状和发展趋势进行了系统概述，为后续研究指明了方向，并规划本论文的研究内容及章节安排．第二章，在完成二维和三维微运动平台机械结构

7、的基础上，构建了五自由度微操纵平台本体，对平台的基本结构和工作原理进行了介绍，重点考察了所设计平台的静、动态特性，并利用有限元分析证实了采用方案的可行性．第三章，在对各类压电陶瓷迟滞非线性建模技术比较的基础上，将双线性插值算法、BP神经网络算法和支持向量机回归算法融入到Preisach模型中，并开展仿真与实验研究，实现对压电驱动器的有效控制．第四章，针对上述微操纵平台本体的特点，开展了相关测控技术的研究。采用模块化的设计策略，以PXI总线为信息传输桥梁，DSP+FPGA为中心测控单元，开发了一种基于

8、PXI总线的高性能数字式多通道微操纵平台控制器．第五章，集成研发了一套基于压电驱动的多自由度微操纵平台原型样机，开展了实验研究，证实了本文技术及平台的可行性和有效性．第六章，总结了本文所取得的研究成果，并展望了今后的研究工作．关键字：微操纵平台；多自由度；柔性铰链；压电致动器；Preisach模型；测控技术HIIVABSTRACTAccordingtOtherequirementsofmicro-manipulationtechnologyformicro-nanoa