电磁驱动微进给机械的研究

介绍了一种电磁式微进给驱动机构，并进行了动态特性分析，在其闭环控制系统中，用自学习控制方法自动调节系统各环节的传递参数，使微进给机构获得较高的频响与进给精度及较大的微进给行程范围。     

直线电机微进给机构的研究

微进给机构的频响和行程量对矛盾，介绍了一种高频响大行程的微进给机构，其关键部件为自行研制的直流直线电机，介绍直线电机的结构，给出了它的动力学模型，并对模型进行了分析和简化，在此基础上，进行 微查给机构闭环特生分析及控制器综合。性能实验结果表明，该微进给机构同时具有频响高、行程大和精度主的特点。     

蠕动式压电/电致伸缩微进给定位机构的研究进展

叙述蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机的研究现状；基于仿生蠕动和压电致动惯性冲击或ｓｔｉｃｋ－ｓｌｉｐ微进给原理，许多构思巧妙的一维和多维一体的蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构或系统相继问世。迄今，进给刚度和推力较小，以及不连续进给运动制约了蠕动机构的实际应用，进一步的研究将推进蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构的实用化，使其不仅用于测量，亦能用于加工。     

磁悬浮微进给机构研究

导轨副的摩擦和磨损影响机构的进给精度 ,摩擦产生的金属粉尘使微进给机构不能满足超洁净制作环境要求。磁悬浮技术应用于微进给机构 ,可消除摩擦。结合直线电机能实现零传动的特点 ,分别设计了磁悬浮轴承形式和磁悬浮导轨形式的两种微进给机构 ,分析了它们的特点 ,阐明了进一步改善的方向。理论分析计算该微进给机构在垂直及水平方向的误差可控制在± 1 μm内 ,在水平方向能实现亚微米级进给精度     

微进给机构综述

目前常见的微进给机构是利用弹性变形、直线电机、机械传动、电磁铁和智能材料实现微进给的,本文对这几种微进给机构的结构、原理、特点和应用进行了介绍和比较。     

采用蠕动式微进给机构的微细电火花加工装置

介绍了一种采用蠕动式微进给机构的微细电火花加工装置，尝试微细火花加工的实用化和装置本身的微小型化。内容包括该装置机构的设计制作及初步的加工实验结果，特别是蠕动式微进给机构提高输出推力、适用于微细电火花加工的设计实现。     

凸度修整器微进给机构的设计

在滚道凸度插补修整技术的基础上，开发了由伺服电机通过弹性联轴器带动滚珠丝杠，由滚珠丝杠螺母带动整个金刚笔座运动的凸度插补修整微进给机构。修整微进给的刚度和精度得到了保证，同时也避免了爬行，修整器的最小进给量能稳定保持在3μm以下。     

精密磨床辅助工件平台的设计

为补偿精密磨床砂轮的振动对加工精度的影响，设计了一台作为磨床辅助进给装置的微进给工件平台。该工作平台采用压电陶瓷作为驱动机构，弹性铰链作为预紧机构。为了避免压电陶瓷驱动器受到弯矩的作用，在压电陶瓷驱动器的顶部和动平台之间加了一个球形接头。利用弹性铰链的预紧力，实现驱动器和动平台之间的赫兹接触。高精度的电容式位移传感器用来测量动平台的实际输出并形成反馈控制系统。为了消除压电陶瓷的迟、蠕变等非线性，采用了非线性PID控制算法来实现微进给平台的实时控制。采用跟踪微分器对信号进行跟踪并得到其微分信号，提高了控制系统的鲁棒性。通过计算机仿真了所设计的微进给平台的特性和闭环控制算法的有效性。     

宏/微结合双驱动进给控制系统的建模与仿真研究

采用宏/微结合双驱动进给系统能使系统在大行程范围内具有较高的定位精度。本文设计的宏/微结合双驱动进给系统,由交流伺服电机驱动滚珠丝杠作为宏动机构,压电陶瓷驱动柔性铰链工作台作为微动机构。分别对宏动机构和微动机构进行了数学建模。采用双伺服环控制策略,由宏动机构跟踪输入信号,由精密光栅尺检测宏动机构的实际位移进行反馈构成内伺服环;微动机构将宏动机构的跟踪误差作为输入信号,实时进行补偿,构成外伺服环,实现了宏/微结合双驱动进给系统的连续跟踪控制。最后进行了仿真研究,仿真结果表明跟踪幅值为1mm频率为0.4Hz的正弦曲线,采用宏/微结合双驱动进给系统比只采用宏动机构跟踪误差由±1.6μm减小到了±6nm。     

基于压电陶瓷的摩擦式微进给机构的设计

采用摩擦驱动工作原理设计了大行程、高分辨率的步进式进给机构,该机构是压电陶瓷驱动的、滚珠丝杠传动并结合空气静压导轨实现微量进给;采用柔性4杆机构设计了压电陶瓷驱动的可调式预压装置;用有限元方法分析了柔性铰链的静态特性;对微进给机构的传动特性进行了详尽分析。     

基于纳米定位的压电陶瓷执行器控制方法的研究进展

压电陶瓷执行器在较高电场的作用下将产生严重的非线性，迟滞和蠕变，从而大大降低了它的定位精度。从控制方式，驱动方式和控制算法上，分析，总结了国内外关于纳米定位中压电陶瓷执行器的各种控制方法，进而提出：压电陶瓷执行器在静态或对频响要求不高的场合下，应采用电压驱动，电容传感器反馈并同优良控制算法相结合的控制方法；而在对频响要求较高的场合下，应采用电荷驱动、电容传感器反馈并同优良控制算法相结合的控制方法。     

普通铣床高精加工齿条方法研究

在现有普通铣床加工现有高精度长齿条产品时,存在两个问题:分齿行程不能满足加工要求;分齿精度不能满足加工要求。从这两个存在的问题出发,通过制造刀具回转中心转变900工装,把原分齿进给方向从原来的纵向改为横向,满足了分齿行程要求。再通过制造分度头与挂轮配合制成精细进给装置,把原每齿进给精度从原来的0.02 mm精确到0.000 62 mm,满足了分齿进给精度不足的问题,从而使普通铣床通过使用这两套创新装置就能够加工出高精度的齿条了。     

压电陶瓷驱动器蠕变特性的研究

压电陶瓷驱动器具有位移分辨率高、体积小、响应快、输出力大、不发热等优点，但其固有的迟滞、蠕变和非线性，严重影响了它的定位精度。在大行程微动工作台中，需要借助于位移放大机构来克服压电陶瓷驱动器位移行程小的缺点，但放大机构在放大位移的同时，也放大了压电陶瓷蠕变和迟滞误差的影响。本文通过对一种大行程压电陶瓷微动工作台蠕变特性的研究性实验，得到了该机构的蠕变特性曲线，找到了压电陶瓷驱动器蠕变的规律，为进一步修正和减少蠕变误差的影响、提高系统的定位精度，提供了科学的依据。     

Control of a dual stage magnetostrictive actuator and linear motor feed drive system

A dual stage feed drive system is well suited to satisfying current demands of high performance machining with tight position control under high feed rates in the presence of disturbances. It does this by integrating an actuator with high position resolution and fast response together with a conventional linear drive. A magnetostrictive actuator (MA) with a bandwidth in the kHz range capable of several kN of force output is an ideal candidate for use as the fine positioning element in such a dual stage system. However, MAs display significant hysteresis in their performance. This makes the effective implementation of real-time fast servo control challenging. In this paper, a dynamic Preisach model is utilized to reduce the undesired nonlinearity. A sliding mode controller (SMC) is designed to deal with uncertainties such as the Preisach modeling error as well as external disturbances so as to ensure a robust stable system. Experimental results show the servo performance improvement during a feed step test for single axis control and a single axis component of a sharp path interpolation test.     

超精密机床宏/微双驱动微位移机构的设计与控制

提出了一种宏/微双驱动微进给机构的设计与控制方法。介绍了宏/微双驱动微位移机构的结构设计,将宏动(大行程)和微动(高分辨率)两者串联以获得理想的运动性能。该机构用步进电机作为宏动的驱动装置以获得大行程和高响应速度,用压电陶瓷微位移器作为精密运动以提高运动分辨率和运动精度。设计了该机构的控制系统,用一个基于模型的开关控制器对微位移装置进行控制,并设计专门的运动分配模块对宏/微运动进行协调控制。最后,分别控制宏动和微动装置对该系统进行了实验,并用激光干涉仪检测。检测结果表明,宏动装置的行程为90 mm,运动分辨率为0.3 μm;压电陶瓷微动装置的行程为40 μm,定位精度为0.9 μm。理论分析和实验结果均表明了控制策略的有效性。     

FAST 馈源舱动力学设计及扰动抑制技术

为了实现500 m 口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST）的高精度指向观测,对柔性基础上的馈源舱控制精度进行了系统研究。通过轻量化高刚度的结构设计、运动与控制联合仿真、半实物仿真试验以及现场调试等措施,保证了馈源舱的动力学性能。通过 AB 轴和Stewart 组成的二次调整装置,采用大范围、高精度和高采样率的测量控制技术实现了馈源舱在百米大尺度空间内,克服高空风扰、钢索振动及自身的运动耦合等影响,将馈源定位于瞬时焦点。     

内箝位型压电精密步进旋转驱动器

提出一种新型的压电精密步进旋转驱动器。该驱动器以仿生运动的原理,以压电陶瓷叠堆为动力源,采用定子内侧箝位的方式和薄壁柔性铰链微变形结构,提高该驱动器箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过静力学有限元分析和动力学分析,较深入地研究了该驱动器的运动特性,并对驱动器旋转分辨率、旋转速度、驱动转矩等方面进行试验研究。研制的内箝位型压电精密步进旋转驱动器能够实现高频率(40 Hz),较高速度(325 μrad /s),大行程(大于360°),高分辨率(1 μrad),较大驱动力矩(30 N·cm)等特点,有效提高了压电精密步进旋转驱动器的驱动性能。该驱动器在精密运动、微操作、光学工程以及精密定位等精密工程中具有广阔的应用前景。     

A novel dual closed-loop control scheme based on repetitive control for grid-connected inverters with an LCL filter

Grid-connected inverters with LCL filters need high steady-state control accuracy, fast dynamic response performance, and strong robustness to guarantee the power quality. However, there are many problems in traditional control strategies that restrict improvements to control system performance, such as poor dynamic performance of traditional single-repetitive control, large ripples, low steady-state accuracy of inverter current feedback based repetitive dual-loop control or grid-current feedback based single-loop proportional-integral control. In this paper, a novel dual closed-loop repetitive control strategy based on grid current feedback is proposed for single-phase grid-connected inverters with LCL filters. The proportional-integral inner loop is stabilized by using an inherent one-beat delay achieved by digital controller. Based on the inner loop system, a detailed design scheme of a repetitive controller is presented, through which direct control of the grid current is realized, the reference is tracked perfectly to a zero phase shift, and high-attenuation gain is achieved in the high frequency range. In particular, the gird-voltage feed forward control and current reference feedforward control are adopted to suppress grid-voltage disturbance and increase dynamic tracking performance. Finally, the simulation and experimental results show that the proposed method has the advantages of high steady-state accuracy, fast dynamic response, and anti-disturbance ability.     

大尺寸高频振动台的设计

在大尺寸高频振动台的设计中，运用有限元法对其进行模态分析，通过比较其振型，进行优化设计，并对改进方案进行了谐响应分析，验证了模态分析的可能性。最终解决了大尺寸与高频率之间的矛盾，得到了理想的大尺寸高频振动台的设计方案。