压电陶瓷两维偏摆镜驱动系统的设计

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2、＿文帳霞研巧员＞＾—‘■ｙ，．畔．＾？？馬子吨国科学院长春光学精密机械与物理硏究所＇＇学位类别Ｖ＇：ｘｍｍ±：－；．，－；．学科专业：ｉ杖Ｌ械工程气．Ｎ、；：＿＿＜；培养单位、：冲国科学院长春光学精密机械与物理研究所尸，＇＇言．；＾ｖ＾苗焉气—．－＇．．＇＇■－＂■■ｘ＾■■．．：－Ｖ片Ｖ——．、４２０１５１，０月，年．耗：、－心山？；皆．Ｖ：遽齡占心動．匿雜龜禱－

3、独创性声明‘度本人郑菜声明：所提交的学位论文足本人化诗师指诗Ｋ独京进巧硏化工作所取巧的撰果。据我所知，除／特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含巧他人。经发巧或写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均己巧文中作／明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。＇＇則苗、Ｉ八Ｌ学位论文作者签名：％日期：赠学位论文使用授权书研本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理究所有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ；中国科学院大学及中国科学院长春光

4、学精密机械与物理研究所有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文彼查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研巧所可ｔＵ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。（保密的学位论文在解密后於适用本授权书）学位论文作者签名：初指导教师签名；日期；日期：工学位论文作者毕业后去向：通作讯单地位：电话：址：邮编；密级:硕士学位论文压电陶瓷两维偏

5、摆镜驱动系统的设计作者姓名:吴伊玲指导教师:刘廷霞研究员中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学位类别:工程硕士学科专业:机械工程培养单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2015年10月DesignofDrivingSystemforPiezoelectricBidimensionalOscillatingMirrorByWuYilingADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmento

6、ftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,ChinaOctober,2015摘要压电陶瓷两维偏摆镜驱动系统的设计吴伊玲（机械工程）导师：刘廷霞研究员摘要光束合成设备中，为每台激光器配备了相应的压电陶瓷两维偏摆镜来补偿激光的光路偏移。项目中偏摆镜在两个方向的摆角行程范围都要不小于±1mrad，偏摆镜的整行

7、程重复定位精度要优于20μrad。因此，需要设计压电陶瓷两维偏摆镜的驱动系统，实现高精度的定位要求。本设计首先建立了压电陶瓷两维偏摆镜驱动系统硬件的总体框架，论述了各个模块的设计原理，包括控制模块、驱动电源模块、检测回路模块。控制模块主要讨论了DSP芯片和FPGA芯片选择及其外围电路设计、D/A转换电路和A/D转换电路设计；驱动电源模块包括原理及需求分析、器件的选择、电路的设计等；检测回路模块主要论述了放大电路的工作原理和电路设计。接着对所设计的硬件电路的性能进行了测试，实验表明该硬件电路的各项指标都能满

8、足要求。然后，在压电陶瓷迟滞特性的基础上，建立了改进非对称PI迟滞模型，解决了迟滞曲线非对称的问题，使得拟合精度提高了。基于改进非对称PI迟滞模型，采用二分法设计了前馈控制算法，补偿掉压电陶瓷的迟滞特性导致的非线性。然后进行PID反馈控制算法的设计，将前馈控制与反馈控制结合得到了复合控制算法，使得跟踪精度达到了16.2μrad。本文重点关注了小角度偏转条件下驱动方式的选择问题以及怎样提高控制精度问题。理论研究和实验表明，这项研