压电式微定位机构及其控制系统的研究

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构，给出了机构的动力学模型。结合检测装置和微机控制系统，设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统。实验表明，微定位系统定位行程可达100μm，定位分辨力0．01μm。     

一维压电式微定位机构的设计研究

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构。由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程。给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试。实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01μm。     

两种压电陶瓷微位移器的特性分析与实验对比

压电和电致伸缩材料，根据其压电和电致伸缩效应，可作为新型的微位移器件。它具有结构紧凑、体积小、分辨率高、控制简单等优点。不存在发热问题，容易实现０．０１μｍ的位移精度。在精密机械及航空航天精密工艺中得到了广泛应用。本文对这两种材料的机电耦合效应进行了描述。并通过实验曲线对两种典型的压电和电致伸缩材料的特性进行了分析对比，指出了各自的适用范围。     

微纳定位/进给技术研究现状

微纳定位/进给技术是微纳科学技术、微电子工程、航空航天等领域的关键基础技术。它同时也是微纳科学技术走向产业化的前提。本文就当前几种典型的微纳定位/进给技术做一个总结,分析了各种定位/进给机构的定位/进给原理和具体结构,指出了存在的问题和可能的解决方法。     

微进给刀架中位移放大机构的优化设计

基于压电陶瓷驱动的刀具微进给机构是满足精密加工的重要途径,为进一步增加微进给刀架驱动位移,在微进给刀架中增加一种柔性铰链微位移放大机构,增加压电陶瓷驱动器输出位移。该文设计了4种微位移放大机构,理论计算了静态刚度,利用ANSYS软件对4种微位移放大机构进行了建模和有限元数值仿真分析,对比了不同类型的微位移放大机构的放大倍数、负载能力和应力情况等静态特性,为优化设计刀具微进给机构打下良好基础。     

基于压电驱动的纳米级精密定位系统的研究

利用压电陶瓷致动器作为驱动元件设计了X-Y两自由度精密定位工作台,并利用有限元分析法对机构进行了优化设计,采用电阻应变片作为微位移检测传感器,在此基础上设计了闭环控制器,该控制器包括压电陶瓷驱动单元、微位移传感器检测单元和中央处理单元,最后利用PID控制法进行了闭环控制实验研究。实验结果表明,本系统具有较好的控制品质和优异的动态性能,在对10μm×10μm两自由度工作台的控制中,闭环控制精度达10nm,阶跃响应的稳定时间小于8ms。     

微机控制电致伸缩微步距伺服系统的实验研究

根据电火花细微加工的特点，设计了一个由ＷＴＤＳ电致伸缩器件与步进电动机进给装置相结合的微步距伺服进给的实验系统，系统的工作由ＴＰ８０１Ｂ单板机控制，经过输入模拟信号的仿真实验表明，微进给部件能以＜０．１μｍ的微步距跟踪加工进给。     

微位移驱动器及其应用

利用特殊陶瓷的压电效应，可研制成微位移驱动器。本文对此类器件的性能结构、应用特点及其材料本质，对制成的不同器件的影响以及参数的选择等作了简要介绍。     

一种谐振式微小型机器人移动机构

提出了一种基于谐振机理的微小型平面移动机构,由3条弹性腿足组成,在压电膜的激励下使弹性足发生振动,足端与地面产生碰撞摩擦,驱动机构行走,具有结构简单和移动速度快的优点.首先介绍了机构的行走机理,然后利用有限元法对试验样机的弹性足进行了模态分析并建立了简化动力学模型.最后实验结果表明,该样机在10 V电压驱动下,最大速度可达23.02 mm/s,证明了模型的正确性.