基于V型导轨压电叠堆惯性驱动器的研究

【摘要】： 压电惯性驱动器作为压电驱动器的一个重要分支,是近年来国内外研究的热点之一。针对目前压电驱动器国内外研究现状,本文将研究基于导轨的压电惯性驱动器及其闭环控制系统。主要工作如下: 1.研究了压电驱动器的特点、应用领域、国内外研究现状及压电驱动器控制系统应用研究现状。 2.研究了压电惯性驱动器设计理论基础。选择压电叠堆振子为驱动元件,提出了采用对称电信号激励压电叠堆振子,通过控制变化的摩擦力与惯性驱动力有序配合,实现压电惯性驱动器运动的研究方案。设计了柔性铰链调整机构,用于压电叠堆角度调整,从而提高压电惯性驱动器运动性能。同时选择V型导轨用于压电惯性驱动器的设计,并对V型导轨进行受力分析。这些基础研究工作为基于V型导轨压电叠堆惯性驱动器的设计提供了理论依据。 3.设计了基于V型导轨的压电叠堆惯性驱动器,研制了试验样机,对样机的基本性能进行了相关试验测试。在理论分析基础上,分别设计了基于90?V型导轨和基于120?V型导轨两种压电叠堆惯性驱动器,并研制了两种驱动器的试验样机,分别对两种基于V型导轨的压电叠堆惯性驱动器样机相关性能进行试验测试。 4.开发设计了压电惯性驱动器闭环控制系统。设计了压电惯性驱动器的步长反馈闭环控制系统和PID闭环控制系统,搭建试验平台,分别在两个控制系统控制下对驱动器进行步长控制试验测试。试验结果表明:闭环控制系统能够有效提高驱动器运动精度。采用模糊控制算法对PID参数进行在线整定。本课题从结构设计和控制系统开发设计两个方面对压电惯性驱动器进行研究,将为压电惯性驱动器的研究开辟新的途径,为今后相关领域的研究工作提供新的思路。