基于PZT微定位系统控制研究

本文系统地分析和研究了以柔性铰链机构为导轨，压电陶瓷驱动的超精密微位移系统；采用有限元法设计了一个以柔性铰链机构为导轨的二维微动台；对压电陶瓷微位移器的Preisach模型和基于Preisach模型的控制方法进行较为深入的理论分析和实验研究，并研究比较了几种不同的控制方法。 全文内容如下： 第一章综述了进行精密微定位系统研究的目的和意义，分析了构成微定位系统的各个组成部分的发展和优缺点，并回顾了以柔性铰链机构为导轨，压电陶瓷驱动的超精密微位移系统国内外的发展概况和研究现状，确定了本论文的研究任 第二章首先对柔性铰链进行了理论分析，得出了柔性铰链的设计公式；系统的分析了平行四杆机构的运动特性，推导了采用平行四杆机构的微动工作台的静态刚度；介绍了有限元分析方法和ANSYS软件，用ANSYS软件优化设计了一个二维微动工作台，并对工作台进行了静态分析和模态分析。 第三章对压电陶瓷微位移器的驱动机理和特性进行了理论分析，实验测试了WSYD型和WTDS型压电陶瓷驱动器的特性。 第四章分析了压电陶瓷的极化机制及其迟滞非线性迟滞的机理，分析比较了压电陶瓷迟滞非线性几种模型；推导了压电陶瓷微位移器的Preisach模型，进行了实验建模，并对所建的Preisach模型进行实验验证。 第五章构建了一个用于研究控制方法的微定位实验系统，并对实验系统进行了测试。 第六章首先建立了微位移系统的控制模型，对基于Preisach模型的开环控制、PID反馈控制和Preisach模型前馈的PID控制进行仿真和实验研究。介绍了模糊控制和自适应逆控制在微位移系统控制中的应用。 第七章概括了本论文的主要工作，并展望今后需要进一步开展的工作。