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超磁致压电混合精密驱动机构及其控制技术研究

吴猛  
【摘要】: 超磁致压电混合精密驱动器是一种以超磁致伸缩致动器为位移驱动单元,以压电叠堆结合柔性铰链为钳位单元,利用尺蠖运动机理来实现步进精密驱动的机构。本文从基础理论、结构设计、实验测试及相关控制技术几方面进行了系统的研究。 在分析超磁致伸缩材料工作特性和驱动原理的基础上,综合考虑了与驱动相关的各种影响因素,提出了超磁致伸缩致动器的设计方法。 提出了超磁致压电混合驱动器的运动机构、钳位机构及平行导轨的整体结构设计方法。在分析步进控制的基础上,研究了钳位机构和运动机构逻辑电平控制关系,并以此为依据,设计了时序控制发生器电路。 设计了一种输出范围为0~2.048A,步进电流值为0.5mA数控恒流电源。采用闭环电流调整方式提高输出电流的精度和稳定性。 首次将自抗扰控制器技术引入到超磁致伸缩致动器控制中。基于算法中多个参数需要整定的问题,提出了一种全新的基于参数变换的参数整定方法。只需借鉴参考对象的自抗扰参数,利用参数对应关系公式,即可快速获取一类对象的自抗扰控制器参数。 构建了位移控制闭环系统,采用计算机对系统的各个环节进行监控,实时根据位置偏差进行下一步调控。 实验结果表明,所设计的超磁致压电混合精密驱动器能实现大步距、高精度的驱动要求;在自抗扰控制的调节下,增强了系统的抗干扰性和鲁棒性,控制效果好。


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