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压电陶瓷驱动器特性研究及二维微纳定位平台结构设计

作　者: 朱珠
导　师: 王文
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
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铰链电容传感器微纳制造
分类号: TH703.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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,其中对定位精度和分辨率的要求达到了纳米量级。微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——位移特性、电压——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(α,β)值进行求解的方法,并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。

压电陶瓷驱动器特性研究及二维微纳定位平台结构设计

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