收藏本站
《天津大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大行程超精密工作台关键技术研究

张晓峰  
【摘要】: 高精度和高分辨率的精密微位移工作台系统在近代尖端工业生产和科学研究领域内占有极为重要的地位。在已研制的超精密工作台中,往往整体性能存在缺陷,对环境的要求严格。因此迫切需要对精密平台的关键技术进行研究,为研制出性能均衡,适合工业环境应用的大行程超精密工作台打下坚实的基础。通过国内外大行程超精密平台的比较分析,认为先进结构材料、空气静压导轨、直接驱动技术是超精密平台的关键技术。本文对这些相关技术进行了研究。 应用有限元软件ANSYS对常用九种材料进行了热稳定性和抗振性分析。结果表明:零膨胀玻璃的综合性能在所分析的九种材料中是最佳的,石英陶瓷稍差。零膨胀玻璃的造价昂贵,在不追求极端性能的情况下,石英陶瓷是一种非常有发展前途的超精密平台用先进结构材料。 在对多孔质气体润滑理论进行分析时提出了一种基于商用有限元前后处理器的分析流程,并通过提高求解器的计算效率和内存利用率,使该方法具备解决工程中复杂多孔节流问题的分析能力。对多孔质节流器性能的影响因素进行了分析,为其设计打下了基础。在多孔质气体润滑的实验研究中,设计了实验方案及装置,进行了渗透率测试及加载实验,对多孔材料进行了加工堵塞工艺的研究。实验结果显示实验结果曲线与有限元分析结果曲线趋势接近一致,大致平行;多孔材料表面微孔的堵塞不均导致实验块出现严重倾斜,使得与有限元结果之间出现了很大偏差。加工堵塞的程度越严重,各部分渗透率也越不均。 在对空气静压导轨结构设计的研究中,分析了适用于大行程超精密工作台的导轨类型。通过对滑套运动误差的分析,得出了滑套长度及行程的影响趋势。对导轨的误差组成部分、性质及传递系数进行了分析,探讨了精度分配方法。对动导轨典型螺栓紧固结构结合正交试验方法进行了有限元分析,得出了设计原则。 建立了控制系统的数学模型,分析了外部扰动的形式及补偿方案,应用SIMULINK建立了单位反馈PID控制、带加速度前馈的PID控制、位置速度双环反馈等控制模型,比较了九种材料作为工作台材料时的控制效果,分析了各种控制模式以及Smith预估控制器的优点和不足。由于石英陶瓷较小的密度,能有效减轻运动部件的质量,在不同的控制系统下,能明显的提高系统的控制性能。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG669

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张杰;;U型无铁芯永磁直线电机样机设计与有限元分析[J];机电工程;2013年08期
2 张旭忠;卢志伟;刘波;张君安;;气浮导轨性能测试实验台设计与分析[J];液压与气动;2012年02期
3 李聪;刘杨;王公峰;;光刻机工件台控制系统设计[J];自动化技术与应用;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘礼平;基于机床附件化的旋转超声波加工关键技术研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡华;高精度二维工作台关键技术研究[D];吉林大学;2011年
2 张洋;纳米定位平台的拓扑设计及其集成式闭环控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 辛杰;极紫外光刻机工件台动力学建模及仿真[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 丛志浩;光刻机六自由度工件台控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 王绍腾;光刻机双驱动微动台动态特性仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 胡光学;大行程结构一体化二维微定位台参数化设计及实验[D];山东理工大学;2012年
7 赵雷;基于柔性铰链设计的直线超声电机运动平台动力学研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 薛雯玉;基于直线超声电机仿三维运动平台驱动控制系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 吴初涵;多孔质气浮轴承的理论实验研究[D];天津大学;2012年
10 胡兵;基于直线电机宏微双重驱动大行程精密定位台的研究[D];广东工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱杰;严学华;程晓农;王春生;;先进近零膨胀陶瓷研究进展[J];材料导报;2006年07期
2 朱煜,尹文生,段广洪;光刻机超精密工件台研究[J];电子工业专用设备;2004年02期
3 石丽梅,郭庆鼎,孙宜标;采用滑模观测器的交流永磁直线伺服电机无传感器控制[J];电气传动;1997年04期
4 罗兵,李圣怡,李艾利;超精密扭轮摩擦传动动力学研究[J];国防科技大学学报;1998年03期
5 庄夔;柴青;;空气静压导轨的精度研究[J];光学机械;1989年01期
6 林彬,张晓峰,张国亮;石英陶瓷在精密平台中的应用[J];光学精密工程;2005年01期
7 庄夔,薛洪俊,柴青;空气静压导轨的应用研究[J];光学精密工程;1995年03期
8 彭书志;花岗石在精密仪器上的应用[J];光学精密工程;1998年05期
9 卢泽生,杜金名,孙雅洲;影响空气静压多孔质止推轴承静态性能的因素[J];哈尔滨工业大学学报;2001年06期
10 齐乃明,陶家生,关英姿,王伟远;气浮导轨误差均化作用的探讨[J];哈尔滨工业大学学报;1997年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王延风;磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/CAE集成研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张文福,姚芳;三角形高层框筒结构在水平荷载作用下剪力滞后的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年01期
2 李玉杯,熊峰;高层建筑上部结构、基础与地基土共同作用的地震时程分析[J];四川建筑科学研究;2005年02期
3 曾祥蓉,江世永,陈进,王薇,蔡永君;不卸载时预应力碳纤维布加固混凝土梁有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
4 周志军;郭光玲;;纤维布包裹钢筋混凝土轴心受压柱非线性有限元数值模拟[J];四川建筑科学研究;2006年04期
5 张磊;薛勇;丁红岩;;碳纤维加固钢筋混凝土梁正截面受弯非线性有限元分析[J];四川建筑科学研究;2006年04期
6 张强;郭光玲;;玻璃纤维布加固混凝土柱的轴心受压试验及有限元分析[J];四川建筑科学研究;2009年04期
7 刘喜平;;高层框—筒结构中加强层对上部伸臂内力和下部结构沉降性能的影响[J];四川建筑科学研究;2009年06期
8 熊进刚;金坤玮;李艳;;异形柱—矩形柱转换节点的应力分析[J];四川建筑科学研究;2011年05期
9 施恂根;赵跃平;刘东辉;;基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场的模拟研究[J];四川建筑科学研究;2011年06期
10 颜焱;王鑫;;残差在数学建模中的应用[J];安徽职业技术学院学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜欣;;汽车设计中的多目标优化过程研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 龙威;赵彬;;精密空气静压导轨组件传动系统的设计与分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
3 王青平;白武明;王洪亮;;多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 谭伦;王多垠;;内河框架直立式码头抗震分析方法及措施的探讨和应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 金尚泰;侯忠生;王卫红;;无模型自适应控制方法在永磁直线电机控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李利娜;窦丽华;蔡涛;潘峰;;基于干扰观测器的滑模变结构控制器设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 滕伟;高青风;武鑫;柳亦兵;;超精密工作台多自由度运动控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
8 冯智睿;张恩龙;;隔膜泵曲轴的参数化有限元分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
9 刘长岭;张泽宇;杨宁;;光电编码器校正控制研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 陈宝刚;董磊;林旭东;;傅里叶望远镜外场实验系统拼接主镜[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
3 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
4 权建洲;高速工况下H型桁架定位平台的建模与同步控制[D];华中科技大学;2010年
5 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
6 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
7 黄永辉;钢管混凝土拱桥拱肋病害机理与影响分析及吊杆更换技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 仲妍;大型稀疏线性方程组并行求解及预处理技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 刘向东;24kV永磁机构真空断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 胡庆;高层电梯垂直运动的鲁棒控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 蒋建军;二维超声无磨料抛光工艺参数优选试验研究[D];河南理工大学;2010年
3 梁峰;瞬时液相扩散连接及其热应力有限元模拟研究[D];河南理工大学;2010年
4 吴定柱;多孔质气体静压止推轴承关键技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
5 饶玉芳;无掩模光刻系统的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
6 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
7 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
8 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
9 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
10 丁晓;泡沫铝复合结构声学性能分析与实验研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢常青,叶甜春;极端远紫外光刻技术[J];半导体情报;2001年05期
2 董林玺,车录锋,王跃林;梳齿的不平行对电容式微机械传感器可靠工作范围的影响[J];半导体学报;2005年02期
3 刘德忠,许意华,费仁元,宇惠平,王波;柔性铰链放大器的设计与加工技术[J];北京工业大学学报;2001年02期
4 贾明,毕树生,于靖军,徐一村;大变形柔性铰链的静刚度分析及应用[J];北京航空航天大学学报;2005年07期
5 夏利娟,吴嘉蒙,金咸定;工程结构的拓扑优化设计研究(英文)[J];船舶力学;2002年06期
6 姜文锐;卢泽生;;一种大行程高精度微执行器的研究[J];传感技术学报;2006年05期
7 胡长德;赵美蓉;李咏强;高娟;朱砂;;大行程纳米级压电微动工作台的设计与试验研究[J];传感技术学报;2009年06期
8 张其馨,冯友彬,张广玉,罗建伟,孙世宇,南南;碳纤维复合材料旋转超声钻孔装置研究[J];材料科学与工艺;1994年02期
9 易家明,徐学兰;多孔质静压气体轴承材料的研究[J];轴承;1985年01期
10 阮宏慧;张大卫;景秀并;;多孔质径向气体静压轴承运动稳定性分析[J];轴承;2006年09期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 王春;[N];中国技术市场报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
3 王启志;工程解耦控制系统的研究[D];华侨大学;2002年
4 左孔天;连续体结构拓扑优化理论与应用研究[D];华中科技大学;2004年
5 贾海朋;结构与柔性机构拓扑优化[D];大连理工大学;2005年
6 武瑛;新型无接触供电系统的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2004年
7 潘开林;永磁直线电机的驱动特性理论及推力波动优化设计研究[D];浙江大学;2003年
8 朱涛;极紫外光刻机工件台精密机械及控制相关技术[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
9 丁仕燕;数控展成超声磨削陶瓷型面的基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 黄学功;炮口感应装定引信技术及试验研究[D];南京理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王金刚;基于Visual C++与ANSYS的道岔群分析系统设计研究[D];中南大学;2010年
2 廖科;基于小波变换的机械振动信号消噪研究及其DSP实现[D];南京航空航天大学;2010年
3 辛杰;极紫外光刻机工件台动力学建模及仿真[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王怀斌;旋转超声磨削加工工艺及装置的研究[D];天津大学;2010年
5 赵冶;直线电机驱动H-drive精密平台运动控制研究[D];清华大学;2010年
6 王军超;运动解耦六自由度并联微动机器人关键技术研究[D];燕山大学;2002年
7 程立;基于DSP的直流直线电机控制软件的研究与开发[D];华中科技大学;2004年
8 王华;平面三自由度柔顺精密定位平台的优化设计[D];汕头大学;2005年
9 肖刚;计量型微位移精密工作台的研制[D];华中科技大学;2005年
10 程学艳;新型旋转超声复合磨削头及其系列化研究[D];天津大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王绍腾;光刻机双驱动微动台动态特性仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁向东,崔文亮,刘文化;熔融石英陶瓷的开发及应用[J];玻璃;1999年03期
2 赵恩录,宁红兵,杨晨,李薇;Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系超耐热低膨胀微晶玻璃的研制[J];玻璃;2002年05期
3 陈建华,孙方明;锂铝硅微晶玻璃[J];材料导报;1995年05期
4 廖学品,祝琳华,杨劲,郎小川;Ca_(1-x)Ba_xZr_4(PO_4)_6磷酸盐陶瓷材料的热膨胀特性[J];材料科学与工程;2000年04期
5 何德坪,余兴泉;孔结构对通孔泡沫Al非线性阻尼性能的影响[J];材料研究学报;1997年01期
6 连级三;磁浮列车原理及技术特征[J];电力机车技术;2001年03期
7 张健;微晶玻璃与光学天文望远镜[J];飞碟探索;2001年05期
8 姚汉民,周明宝,田宏;迈向21世纪的光刻技术[J];光电工程;1999年01期
9 李圣怡,范大鹏;第九届国际精密工程、第四届超精密制造工程学术会议简介[J];国防科技参考;1997年03期
10 谢云德,常文森,尹力明;磁悬浮列车系统轨道动力学分析与试验研究[J];国防科技大学学报;1997年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 崔文亮;熔融石英陶瓷的性能改进研究[D];武汉理工大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔忠寿;;直线电机驱动的矿井提升系统[J];煤炭科学技术;1992年12期
2 甘玉生;;直线电机在多工位射蜡机中的应用[J];中国铸造装备与技术;2008年02期
3 叶云岳,陈永校,卢琴芬;直线电机驱动的新型冲压机[J];电工技术杂志;2000年02期
4 Dieter Frster ,Wolfgang Müller ,Nora Müller;进与退——直线电机驱动成为机床伺服驱动的主力[J];现代制造;2004年07期
5 ;国内首台直线电机驱动外圆磨床[J];军民两用技术与产品;2010年05期
6 ;直线电机驱动的空气压缩机活塞动力特性研究[J];焦作工学院学报;1998年06期
7 魏秦文;刘健;侯勇俊;杜红勇;张宝军;;直线电机在采油设备中的应用[J];石油矿场机械;2007年08期
8 吴军强;廖敏;王新新;;机床进给系统用直线电机的冷却系统设计[J];机床与液压;2011年15期
9 宫述臣;;直线电机驱动潜油无杆泵[J];装备制造技术;2011年02期
10 苏焕宇;谭铭志;谢洪权;宋健;;直线电机技术及其在非球面加工车磨复合加工中心上的应用[J];内燃机与配件;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王晓兰;杨智;王惠中;;模糊神经网络与PID的混合控制[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
2 杨琳娟;李秋明;顾德英;;大林算法在炉温控制中的应用[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
3 隋志蔚;杨前明;赵芳;;空调系统中电子膨胀阀(EEV)PID控制技术探讨[A];2007年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2007年
4 舒怀林;;PID控制与神经网络的结合及PID神经网络非线性控制系统[A];第十九届中国控制会议论文集(二)[C];2000年
5 宋胜利;冯柯;左敦稳;王珉;;基于遗传算法寻优的PID控制技术研究[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年
6 刘军;马海林;高广福;;火电厂球磨机非线性自适应控制[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
7 朱虹;李世华;田玉平;;基于参数自整定PID控制的温室环境控制系统[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
8 王科俊;金鸿章;苏闽;;减摇鳍系统的神经网络监督控制[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
9 汪思源;白广来;董晓鹏;;智能多模态PID控制算法[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
10 赵曜;;直流调速系统二自由度内模控制与PID控制的比较[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;首台直线电机驱动立式加工中心通过验收[N];今日信息报;2003年
2 记者 李大庆;全球第一个互联网有限元软件诞生[N];科技日报;2000年
3 ;直线电机驱动加工中心开发成功[N];中国工业报;2003年
4 李培森;我国一批机床技术获重大突破[N];中国工业报;2003年
5 王刚 王东琦;我国电子生产设备一项关键技术获突破[N];中国工业报;2009年
6 文山;众多国外精品机床亮相CIMT2003[N];中国工业报;2003年
7 记者 李大庆;有限元程序自动生成系统升级换代[N];科技日报;2002年
8 许梅杰 曲长生;郭东明:十二年铸就至高荣誉[N];科技日报;2009年
9 姚峻;国际平磨技术发展新动向[N];机电商报;2006年
10 吴山青;知难而上为推广[N];光明日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓峰;大行程超精密工作台关键技术研究[D];天津大学;2008年
2 应黎明;异步化同步发电机励磁控制及其稳定性分析[D];武汉大学;2004年
3 马建伟;多指标满意PID控制设计研究[D];南京理工大学;2005年
4 商鹏;基于球杆仪的高速五轴数控机床综合误差建模与检测方法[D];天津大学;2008年
5 余朝刚;温室气候环境微机测控系统与控制方法的研究[D];浙江大学;2005年
6 王振;立式浮放储罐三维地震反应分析及试验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 王文江;基于驻波疲劳累积损伤的磁记忆效应及反问题研究[D];大庆石油大学;2006年
8 杨杰伟;基于MEMS工艺的轴向磁化永磁微电机结构优化及性能分析[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
9 吕红丽;Mamdani模糊控制系统的结构分析理论研究及其在暖通空调中的应用[D];山东大学;2007年
10 李延成;冲击载荷下磁流变缓冲器半主动控制研究[D];南京理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓峰;大行程超精密工作台关键技术研究[D];天津大学;2005年
2 尹东星;基于材料选择的精密工作台控制系统研究[D];天津大学;2007年
3 王少愚;参数自整定PID控制器的研究[D];武汉理工大学;2002年
4 李德斌;磁悬浮轴承数字控制器的研究[D];山东科技大学;2004年
5 蔚芳;用于超导储能装置中变流器控制策略的研究和实现[D];华北电力大学(北京);2005年
6 逄旭军;导弹高度控制系统的变结构设计[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 田炜;基于MSP430单片机中小型水轮机微机调速器的设计与研制[D];武汉大学;2005年
8 罗旋;水轮机调节系统的研究与仿真[D];华中科技大学;2005年
9 王先鲁;柴油发电机组智能控制器的研制[D];南昌大学;2006年
10 石秀敏;AHODFC及其在交流调速中的应用[D];天津科技大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026