【摘 要】
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在许多工程及研究领域,如微型机械的加工和装配、微型电子元件的精微操作、生物遗传物质的研究以及微观粒子的研究等,都需要微位移及其控制技术的支持.该文针对压电致动微位
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在许多工程及研究领域,如微型机械的加工和装配、微型电子元件的精微操作、生物遗传物质的研究以及微观粒子的研究等,都需要微位移及其控制技术的支持.该文针对压电致动微位移工作台这一高精度微位移机构,分析研究了其工作特性和控制策略,并开发了相应的微位移控制系统.微位移工作台的工作特性分析是微位移控制系统开发的前提和基础.该文首先对微位移工作台的工作特性进行了实验研究,得到了微位移工作台的开环电压-位移响应曲线,并对影响微位移工作台特性的几个因素(压电陶瓷驱动器本身存在的迟滞、蠕变、非线性和刚度、温度特性,柔性铰链机构本身的误差以及它们之间的机电耦合特性)进行了分析.在对微位移工作台特性研究的基础上,分析了微位移工作台的控制策略,将智能模糊控制原理与相平面分析相结合,提出了模糊自调整PI-PD复合控制算法.MATLAB仿真表明,该算法具有优良的PID参数动态自调性能,在系统稳定性和响应速度方面明显优于常规PID控制方法,并且这种PID算法和模糊推理机制的结合把简便性、灵活性以及鲁棒性融为一体,达到了提高最终控制效果的目的.在上述研究的基础上,搭建了微位移控制系统的硬件平台,编制了相应的驱动和测控软件,开发出压电致动微位移控制系统.最后对控制系统的静态和动态性能进行测试和评定,对其中的误差及其产生误差的原因进行了分析,并提出了改进措施.
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