大行程压电微动台驱动控制系统的研究

论文题目: 大行程压电微动台驱动控制系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 温丽梅

导师: 赵美蓉

关键词: 压电陶瓷,驱动电源,微驱动,微定位,尺蠖运动

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微驱动、定位技术是当今世界各国研究的热点问题,是纳米测量及加工技术中的关键技术之一,而微位移致动器则是微驱动、定位系统中的重要组成部分。压电陶瓷致动器是目前微位移技术中比较理想的驱动元件,它的出现开创了精度进入纳米级的新时代。本文中研究的课题是大行程压电微动台的驱动控制系统,其主要内容和创新点包括:1、论文系统地介绍了压电陶瓷的性能参数及压电元件等内容;2、着重阐述了压电微动台的运动原理、总体机械结构设计、驱动控制系统设计以及性能测试实验:结构设计方面,采用平台式结构,增强了其实用性;变传统单驱动器为双驱动器结构,采用新颖的根据尺蠖运动(Inchworm motion)原理改进的“推—拉”接力运动原理,配以适当的四路驱动信号,使压电微动台实现连续平稳的运动。系统控制方面,通过单片机系统产生四路信号,经直流放大器放大后加载到压电微动台。控制程序采用C51软件编程,以中断方式实现波形控制。3、对压电陶瓷驱动器电源的作用原理、设计特点及分类进行了介绍,并给出了压电陶瓷驱动器的电源设计要求、方法、电路及相关测试参数等方面的内容。驱动电源采用直接稳压和直流放大式原理进行设计,通过与单片机控制系统相结合,保证压电微动台的运动精度。4、实验结果表明:压电微动台的运动位移是线性的,运动速度在驱动电压为200V时可达13.86μm/s,最小步距为亚微米级,行程大于10mm,载物能力可以达到24N。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 微驱动定位系统发展状况

1.1.1 微位移致动器分类

1.1.2 压电驱动器在微位移技术中的应用

1.2 课题研究内容

第二章压电微动台运动原理及结构设计

2.1 压电微动台运动原理

2.1.1 尺蠖运动原理

2.1.2 “推—拉”原理简述

2.2 压电微动台的设计要求

2.3 压电陶瓷特性简介及压电元件选择

2.3.1 压电陶瓷的性能参数

2.3.2 压电陶瓷材料的固有特性

2.3.3 压电元件的选择

2.4 压电微动台结构设计

2.4.1 总体设计

2.4.2 夹紧装置和驱动装置的设计

2.5 压电微动台的关键技术

2.5.1 高精度导轨的设计

2.5.2 加工的关键技术

2.6 小结

第三章压电微动台驱动控制系统设计

3.1 压电微动台控制系统设计

3.1.1 控制系统硬件设计

3.1.2 控制系统软件设计

3.2 压电陶瓷驱动器电源

3.2.1 作用原理

3.2.2 压电陶瓷驱动器电源设计要求

3.2.3 压电陶瓷驱动器电源分类

3.3 驱动电源设计实现

3.3.1 设计框图

3.3.2 驱动电源电路设计

3.4 驱动电源性能测试

3.5 小结

第四章压电微动台测试实验及结果分析

4.1 压电材料性能实验

4.1.1 电容测微仪的标定

4.1.2 块状压电晶体的形变能力测试

4.2 压电微动台性能测试

4.2.1 实验装置

4.2.2 实验数据及处理

4.3 小结

全文总结及展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

[1].二维压电微动平台的研究[D]. 刘雪瑞.南京航空航天大学2017
[2].压电叠堆泵的理论和试验研究[D]. 徐自华.吉林大学2007
[3].压电微悬臂梁传感技术的研究[D]. 唐洁.天津大学2005
[4].压电微悬臂梁共振检测系统的研究[D]. 王忠顺.天津大学2006
[5].结构健康监测系统的压电测试装置研究[D]. 汪澎.吉林大学2012
[6].面向微流控芯片的压电无阀微泵的研究[D]. 徐亮.浙江大学2011
[7].基于微位移放大机构的压电叠堆泵的试验研究[D]. 刘登云.吉林大学2007
[8].新型压电动态切削测力仪的结构设计与优化分析[D]. 刘晓玲.大连理工大学2005
[9].微创化压电超声细胞注射仪的优化设计及实验研究[D]. 黄佳琪.苏州大学2017
[10].非对称结构惯性压电旋转驱动器的研究[D]. 马希理.吉林大学2008

大行程压电微动台驱动控制系统的研究

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