压电陶瓷驱动器特性的研究及二维微纳定位平台结构设计

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1、浙江大学硕士学位论文致谢首先感谢我的导师王文副教授，本论文是在王老师的精心指导和仔细修改之后完成的。在攻读硕士研究生学位的两年多时间里，王老师在课题方向，科研内容，以及研究的重点和难点方面给予了我悉心的指导．当我在研究的过程中遇到问题和困难时，王老师都会耐心细致的同我讨论，给予我帮助。当王老师在美国从事访问研究工作时，也坚持从百忙之中抽出时间对我的研究课题进行指导，并时时交流，尽职尽责，令人钦佩。王老师严谨的治学精神和丰富的实践经验让我充满敬佩，王老师给我的谆谆教诲让我受益匪浅。王老师不仅在学习和科

2、研方面给予我指导和帮助，在生活方面也给予了我悉心的关怀。在此，我要向王老师表示最衷心的感谢和深深的敬意。同时感谢实验室课题组的李欣欣博士、卢科青博士、高贯斌博士，余建平博士生，吴尧峰博士生、以及林铿、汪玮、文耀华、张选高、贺瑶和谭翔飞等硕士的关心和帮助。在与各位师兄以及师弟师妹们朝夕相处的两年多时间里，大家相互交流，共同进步，和谐的实验室氛围，轻松而又积极的学习和生活环境，让我在科研和生活方面受益匪浅，度过了非常愉快而难忘的研究生生活。感谢我的父母和家人、感谢我的男友，有了他们的鼓励和支持，我才能全

3、身心的投入科研和学习中，并取得今天的成果。感谢所有支持、关心和帮助过我的师长、亲人、朋友和同学。最后，谨向百忙中抽出宝贵时间评审本论文的各位专家、学者致以诚挚的谢意。感谢国家自然科学基金项目(No．50875241)的资助。朱珠2011年1月10日于求是园浙江大学硕士学位论文摘要全文摘要微纳定位技术是现代高新科技和现代工业中的一项关键技术，在精密制造、超精测量和微操纵等诸多领域有着广泛的应用。近年来，现代科学技术和工业的不断发展，对微纳定位技术提出了大行程、高精度、小体积和快速响应等更高的要求，其中

4、对定位精度和分辨率的要求达到了纳米量级。徼纳定位技术的水平反映了一个国家的科技发展状况和综合实力，开展微纳定位技术的相关研究，对促进我国先进制造、超精密加工与测量、国防军工等高新技术行业的快速发展有着重大而深远的意义。论文在综述国内外关于微纳定位平台系统研究与应用现状的基础上，重点围绕压电陶瓷驱动器的基本特性、压电陶瓷驱动器迟滞非线性建模方法、二维微纳定位平台的设计与分析、二维微纳定位平台系统的构建等方面展开理论分析和实验研究。第一章介绍微纳定位技术的应用领域、微纳定位平台系统的构成及各组成部分的特

5、点，然后阐述压电陶瓷驱动器基本特性和微纳定位平台的国内外研究现状，最后介绍本论文的课题来源和主要研究内容。第二章通过分析压电陶瓷驱动器的工作原理，设计压电陶瓷驱动器的预载荷加载装置，实现驱动器的定量和安全加载。针对压电陶瓷驱动器的力一一位移特性、电压一一位移特性、输出重复性、输出蠕变特性和温度特性等基本特性，进行理论分析和实验研究．第三章主要阐述用于压电陶瓷驱动器迟滞非线性建模的Preisach模型的建立，重点研究应用线性插值法和BP神经网络方法对Preisach函数X(a，∥)值进行求解的方法，并

6、通过仿真和实验研究对两种方法的求解效果进行比较。第四章给出二维微纳定位平台的总体设计方案，对压电陶瓷驱动器的输出位移、定位平台的刚度、输出位移和固有频率等关键参数进行分析和计算，在此基础上确定定位平台的尺寸参数，并通过ANSYS进行有限元仿真。第五章阐述二维微纳定位平台系统的构建，在此基础上开展XY方向运动特性实验研究，以验证设计方案的正确性和有效性。第六章对论文的研究工作进行总结，并指出值得今后继续开展研究的方向。关键词：压电陶瓷驱动器迟滞非线性Preisach模型建模二维微纳定位平台结构设计柔性

7、铰链电容传感器微纳制造AbstractMicro。nanopositioningtechnologyisakeytechnologyinmodemscienceandindustry．Ithasawideapplicationinmanyfields，suchasprecisionmanufacturing，ultra-precisionmeasurementandmicro-manipulation．Inrecentyears，withthedevelopmentofmodemscienceand

8、industry，．1argetravellin垂range，highprecision,smallvolume，andquickresponsebecomemorecommonrequirementsformicro—nanopositioningtechnology．Amongthese，therequirementforpositioningaccuracyincreasestonanometerlevel．Thelevelofmicro．nanopositio