基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計

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1、工程碩士學位論文基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計鄒峰哈爾濱理工大學2016年3月國內(nèi)圖書分類號：TH865工程碩士學位論文基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計碩士研究生：鄒峰導師：劉泊申請學位級別：工程碩士學科、專業(yè)：儀器儀表工程所在單位：測控技術(shù)與通信工程學院答辯日期：2016年3月授予學位單位：哈爾濱理工大學ClassifiedIndex:TH865DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofPrecisionPositioningSystemBasedonPiezoelectricceramicsCand

2、idate：ZoufengSupervisor：LiuboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentationEngineeringDateofOralExamination：March，2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈爾濱理工大學碩±學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩±學位論文《基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計－》，是本人在導師指導下，在哈爾濱理工大學攻讀碩上學位期間獨立進行研究

3、工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除己注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文研究工作做出貢獻的個人和集體，均己在文中Ｗ明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔。０作者簽名；日期；＾年月／日＾：＾哈爾濱理工大學碩±學位論文使用授權(quán)書《基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計》系本人在哈爾濱理工大學攻讀碩±學位期間在導師指導下完成的碩：ｔ學位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工大學所有，本論文的研究內(nèi)容不得其它單位的名文發(fā)表。本人完全了解哈爾濱理工大學關(guān)于保存、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)部口提交論文和電

4、子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學可Ｗ采用影印、縮印或其他復制手段保存論文，可公布論文的全部或部分內(nèi)容。本學位論文屬于保密□，在年解密后適用授權(quán)書。不保密吐。］（請在Ｗ上相應(yīng)方框內(nèi)打Ｖ）ｏ作者簽名；＾曰期：年月／ｒ導師簽名《〇：曰期；如年ｊ月／円哈爾濱理工大學工程碩士學位論文基于壓電陶瓷的精密定位系統(tǒng)的設(shè)計摘要隨著科技的進步，微定位技術(shù)逐漸被應(yīng)用到生產(chǎn)和生活的各個方面，精密定位系統(tǒng)的研究也變得更加深入與全面。壓電陶瓷作為精密定位器件以其優(yōu)良的特性逐漸受到人們的關(guān)注，它運用壓電元件電致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)可實現(xiàn)納米級

5、的精確定位精度，在微觀檢測、精密機床加工等精密定位領(lǐng)域有著至關(guān)重要的地位。本文從整套系統(tǒng)的控制方面出發(fā)，對系統(tǒng)中每一個模塊進行了數(shù)學建模與理論分析，并根據(jù)理論分析設(shè)計了一套硬件系統(tǒng)用于實際的測量。本文的研究結(jié)果具有一定的科學應(yīng)用價值，能夠確保整套研究方案易于移植到其他系統(tǒng)并且適用于大部分控制場所。論文首先介紹了研究壓電陶瓷精密定位系統(tǒng)的意義，查看了國內(nèi)外基于壓電陶瓷精密定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。深入探討了壓電陶瓷的遲滯和蠕變特性，闡述了其伸縮位移原理，然后對其搭建的壓電陶瓷精密定位系統(tǒng)做數(shù)學建模和分析，提出了以閉環(huán)PID系統(tǒng)作為控制算法提高壓電陶瓷微位移系統(tǒng)的定位精度，

6、并針對壓電陶瓷蠕變特性建立了前饋蠕變模型。本文同時從實際應(yīng)用角度出發(fā)，以閉環(huán)PID控制算法為基礎(chǔ)，設(shè)計了一套壓電陶瓷控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括可控的壓電陶瓷驅(qū)動器的電源設(shè)計、微位移檢測電路PSD的安裝和設(shè)計、微位移平臺的設(shè)計、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)。最后，本文通過系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計，搭建了一套壓電陶瓷精密定位系統(tǒng)，并對各個模塊和整體定位效果做了大量的實驗，分析了對應(yīng)的誤差，驗證了理論和設(shè)計的可靠性。關(guān)鍵詞壓電陶瓷；PSD反饋；PID控制；蠕變補償；精密工作臺-I-哈爾濱理工大學工程碩士學位論文DesignofPrecisionPositioningSystem

7、BasedonPiezoelectricceramicsAbstractWiththeprogressofscienceandtechnology,micropositioningtechnologyisgraduallyappliedtoallaspectsofproductionandlife,andtheresearchonmicropositioningsystemhasbecomemorein-depthandcomprehensive.Thepiezoelectricceramicusedasthemicropositionerhasgradually

8、attra