基于压电陶瓷的精密定位系统的设计

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1、工程硕士学位论文基于压电陶瓷的精密定位系统的设计邹峰哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TH865工程硕士学位论文基于压电陶瓷的精密定位系统的设计硕士研究生：邹峰导师：刘泊申请学位级别：工程硕士学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测控技术与通信工程学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TH865DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofPrecisionPositioningSystemBasedonPiezoelectricceramicsCand

2、idate：ZoufengSupervisor：LiuboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentationEngineeringDateofOralExamination：March，2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《基于压电陶瓷的精密定位系统的设计－》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕上学位期间独立进行研究

3、工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。０作者签名；日期；＾年月／日＾：＾哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于压电陶瓷的精密定位系统的设计》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕：ｔ学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名文发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电

4、子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密吐。］（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）ｏ作者签名；＾曰期：年月／ｒ导师签名《〇：曰期；如年ｊ月／円哈尔滨理工大学工程硕士学位论文基于压电陶瓷的精密定位系统的设计摘要随着科技的进步，微定位技术逐渐被应用到生产和生活的各个方面，精密定位系统的研究也变得更加深入与全面。压电陶瓷作为精密定位器件以其优良的特性逐渐受到人们的关注，它运用压电元件电致伸缩效应和压电效应可实现纳米级

5、的精确定位精度，在微观检测、精密机床加工等精密定位领域有着至关重要的地位。本文从整套系统的控制方面出发，对系统中每一个模块进行了数学建模与理论分析，并根据理论分析设计了一套硬件系统用于实际的测量。本文的研究结果具有一定的科学应用价值，能够确保整套研究方案易于移植到其他系统并且适用于大部分控制场所。论文首先介绍了研究压电陶瓷精密定位系统的意义，查看了国内外基于压电陶瓷精密定位系统的研究现状。深入探讨了压电陶瓷的迟滞和蠕变特性，阐述了其伸缩位移原理，然后对其搭建的压电陶瓷精密定位系统做数学建模和分析，提出了以闭环PID系统作为控制算法提高压电陶瓷微位移系统的定位精度，

6、并针对压电陶瓷蠕变特性建立了前馈蠕变模型。本文同时从实际应用角度出发，以闭环PID控制算法为基础，设计了一套压电陶瓷控制系统。该系统主要包括可控的压电陶瓷驱动器的电源设计、微位移检测电路PSD的安装和设计、微位移平台的设计、控制系统和通信系统的软件实现。最后，本文通过系统的软硬件的设计，搭建了一套压电陶瓷精密定位系统，并对各个模块和整体定位效果做了大量的实验，分析了对应的误差，验证了理论和设计的可靠性。关键词压电陶瓷；PSD反馈；PID控制；蠕变补偿；精密工作台-I-哈尔滨理工大学工程硕士学位论文DesignofPrecisionPositioningSystem

7、BasedonPiezoelectricceramicsAbstractWiththeprogressofscienceandtechnology,micropositioningtechnologyisgraduallyappliedtoallaspectsofproductionandlife,andtheresearchonmicropositioningsystemhasbecomemorein-depthandcomprehensive.Thepiezoelectricceramicusedasthemicropositionerhasgradually

8、attra