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《基于pzt的微驱动定位系统及控制方法的研究_孙立宁》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第12卷第1期光学精密工程Vol.12No.12004年2月OpticsandPrecisionEngineeringJan.2004文章编号10042924X(2004)0120055205基于PZT的微驱动定位系统及控制方法的研究孙立宁,孙绍云,曲东升,蔡鹤皋(哈尔滨工业大学机器人研究所,黑龙江哈尔滨150001)摘要:介绍了基于PZT驱动的一维微动工作台。该微动台采用柔性平行板铰链机构,对其进行了出力和位移关系的分析,并且进行了ANSYS的有限元分析设计,求得了系统的固有频率和最大位移。其理论分析、有限元计算和试验测试结果的对比分析的一致性说
2、明了理论分析的正确性和数值分析的可靠性。使用精密光栅进行微位移闭环检测,使用哈工大博实精密测控公司研制的压电陶瓷驱动电源。采用单神经元自适应PID控制算法对系统进行控制,单神经元具有自学习和自适应能力,而且结构简单易于计算;而传统的PID调节器也具有结构简单、调整方便和参数整定与工程指标联系密切等特点。推导了单神经元自适应PID控制器,并进行了实验,微位移为20μm时的响应时间为12ms,实验证明了该方法的有效性。关键词:微动工作台;平行板;PZT驱动;单神经元;自适应PID控制中图分类号:TP242文献标识码:AMicro2drivepositi
3、oningsystembasedonPZTanditscontrolSUNLi2ning,SUNShao2yun,QUDong2sheng,CAIHe2gao(RobotResearchInstituteofHarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:AnIDmicro2drivetableactuatedbyPZT,whichhasaparallelboardframework,isdescribedindetail,andtherelationshipbetweenitsthr
4、ustforceanddisplacementisanalyzedandvalidatedwithANSYSsimulationandexperimentalresults.ThesystemiscontrolledbyaneuronadaptivePIDcontroller,whichfeaturesself2learningandadaptability,andeasycalculationforsimplestructure,andtheexperimentsmadewiththeneuronadaptivePIDcon2trollerind
5、icatethatthemethodproposediseffective,andtheresponsetimeforamicrodisplacementof20μmis12ms.Keywords:micro2drivetable;parallelboard;PZTactuator;neuron;adaptivePIDcontrol[124][5]用。微位移机构多采用柔性铰链机构。由1引言于压电陶瓷具有出力大、响应快、分辨率高等优点,本文采用压电陶瓷驱动的平行板机构,利用随着制造业的发展,对于精密加工的精度要光栅尺进行微位移的检测,采用单神经元自适
6、应求也越来越高,微位移机构得到越来越广泛的应PID算法对压电陶瓷进行控制。收稿日期:2003208214;修订日期:2003211220.基金项目:国家“863”资助项目(No.2001AA423110)©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net56光学精密工程第12卷微动工作台采用平行板机构的柔性铰链,结构简2微位移机构的设计与仿真图如图2所示。工作台的材料采用铝,利用AN2SYS对微动台进行固有频率、位
7、移、应力的分图1(a)为平行板弹性移动幅的结构参数图,析,得出固有频率为974.46Hz(如图3),最大图1(b)为其力学计算模型,由于Hmt,所以可位移为30μm(如图6)。图4为加100N的位移把中部的长方块(a,b,h)视为刚体,即长方块在分图形,图5为加100N的应力图形。利用式(4)计算出100N的位移是25.15μm,布力q作用下,只发生平动而不发生弯曲,如图1ANSYS分析最大位移为30μm,实际测量微动台的(c)所示,该弹性体特点为在A点的挠度变形为0,最大位移为24μm,固有频率为790Hz。即∑YA=0。所以1332·8L2PL
8、PL·L2M·4LYA=+-+=03EJ2EJ3EJ2EJ式中,E为材料的弹性模量。则1M=PL,(1)4从图1(d)中可
