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杠杆-复桥式3D压电微定位平台设计与分析
1
作者 金俊杰 王硕 +3 位作者 孙凤 郝岩松 徐方超 张晓友 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期214-222,共9页
【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,... 【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,该位移先被复桥结构放大,再通过杠杆机构进行二次放大,将最终放大的位移输出到动平台。其次,设计并优化杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构,根据静力学、材料力学和弹性力学理论建立杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构的刚度模型和位移放大比数学模型。根据理论模型对杠杆位移放大器和复桥位移放大器的尺寸进行优化,优化后的总体放大倍数为20.6。再次,对柔性铰链进行结构优化,针对4种典型的切口形状进行有限元仿真研究,在分析4种柔性铰链输出位移与输入力的关系后确定采用直梁型柔性铰链。对整体压电驱动微定位平台进行有限元仿真,分析压电陶瓷制动器变形放大后的位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能。最后,对所设计的压电驱动微定位平台进行输出测试,并对位移放大器的z轴方向位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能进行实验验证。【结果】有限元仿真结果显示,压电驱动微定位平台的动平台在z轴方向的输出位移最大约为740μm,仿真放大倍数为15,绕x轴、y轴的最大输出转动角度分别为0.83°和0.86°。压电驱动微定位平台的输出测试结果显示升压曲线与降压曲线不重合,具有迟滞现象,z方向的最大输出位移为706μm,当电压为30 V时,迟滞位移最大为65μm。绕x轴方向最大输出角度为0.8°,绕y轴方向最大输出角度为0.79°。当电压为30 V时,绕x轴方向迟滞角度最大为0.062°;当加载电压为45 V时,绕y轴方向迟滞角度最大为0.047°。与仿真结果对比,沿z轴方向移动以及绕x轴和y轴方向旋转的最大误差分别为34μm、0.03°和0.07°,其对应的最大相对误差分别为4.6%、3.6%和8.1%。【结论】基于杠杆-复桥式新型位移放大机构的压电微定位平台能有效解决压电陶瓷输出位移小的问题,实现了大行程运动。 展开更多
关键词 微定位平台 小行程 三自由度 柔性铰链 杠杆机构 复桥机构 有限元 最大误差
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基于压电陶瓷驱动的纳米定位平台复合控制
2
作者 崔良玉 钟俊杰 +1 位作者 韩建鑫 马鹏飞 《工具技术》 北大核心 2025年第1期95-101,共7页
基于压电陶瓷驱动器迟滞模型的纳米定位平台在迟滞不对称的情况下,研究消除迟滞和蠕动等干扰来控制纳米定位平台。在Prandtl-Ishlinskii模型的基础上,串联一个新的复合叠加算子,得到一个改进的Prandtl-Ishlinskii模型。搭建一个纳米定... 基于压电陶瓷驱动器迟滞模型的纳米定位平台在迟滞不对称的情况下,研究消除迟滞和蠕动等干扰来控制纳米定位平台。在Prandtl-Ishlinskii模型的基础上,串联一个新的复合叠加算子,得到一个改进的Prandtl-Ishlinskii模型。搭建一个纳米定位实验平台,根据实验数据用模型对压电驱动器的迟滞现象进行建模,并推导出逆模型。设计逆模作前馈、PID作反馈的复合控制系统,并运用遗传算法自动调节控制系统的参数。通过仿真以及实验验证该模型的准确性以及定位平台控制系统的有效性。 展开更多
关键词 压电驱动器 微纳定位平台 迟滞模型 Prandtl-Ishlinskii模型 PID控制 遗传算法
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具有输入时滞的压电定位平台跟踪控制
3
作者 方秦 张正强 秦冲 《曲阜师范大学学报(自然科学版)》 2025年第1期1-8,F0002,共9页
文章提出了一种基于预测反馈的反步控制器,以跟踪具有输入延迟的压电定位平台的期望轨迹.压电定位平台采用Hammerstein模型进行描述.根据磁滞逆方法,将带有磁滞的执行器转换为具有有界加性误差的执行器形式,从而将系统转换为线性系统.... 文章提出了一种基于预测反馈的反步控制器,以跟踪具有输入延迟的压电定位平台的期望轨迹.压电定位平台采用Hammerstein模型进行描述.根据磁滞逆方法,将带有磁滞的执行器转换为具有有界加性误差的执行器形式,从而将系统转换为线性系统.给出了基于改进预估器的反步控制器的设计方案,以迫使状态跟踪期望轨迹,其中预估器用于补偿输入时滞.最后,通过实验验证了理论结果的有效性. 展开更多
关键词 时滞系统 HAMMERSTEIN模型 磁滞非线性 压电定位平台 跟踪控制
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平面柔性微定位平台的设计分析与优化
4
作者 桂和利 徐伟胜 +1 位作者 许添旗 曹毅 《机械传动》 北大核心 2024年第10期127-137,147,共12页
为设计具有良好静动态特性的柔性微定位平台,提出了两种基于柔性梁与圆弧形柔性铰链所组成的柔性模块的柔性运动副。首先,基于该运动副设计了新型平面2自由度微定位平台结构;其次,采用柔度矩阵法建立了平台力-位移关系及输出位移的理论... 为设计具有良好静动态特性的柔性微定位平台,提出了两种基于柔性梁与圆弧形柔性铰链所组成的柔性模块的柔性运动副。首先,基于该运动副设计了新型平面2自由度微定位平台结构;其次,采用柔度矩阵法建立了平台力-位移关系及输出位移的理论模型,基于传递矩阵法建立了平台固有频率与瞬时动力响应的理论模型,并通过有限元仿真验证了理论模型的正确性。理论研究与仿真验证表明,平台具有较高的静动态性能,其输入输出完全解耦,在0.3mm输入位移下丢失运动不超过1.8%;1阶固有频率为320.34 Hz,在0.1 s时间内动力响应与仿真趋势一致。最后,进行了平台静、动态性能的灵敏度分析和参数优化。结果表明,优化后的平台在同样驱动下丢失运动和固有频率分别优化提升了1.95%和43.9%,进一步提升了平台的动态性能。 展开更多
关键词 柔性机构 微定位平台 传递矩阵法 柔度矩阵法 参数优化
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基于动力定位平台的虚拟仿真系统 被引量：3
5
作者 綦志刚 杨帆 李冰 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第1期87-90,96,共5页
针对船舶动力定位平台控制方式和推力分配纯数字仿真可信度低,难以直观感受动力定位平台航行效果等问题,基于虚拟引擎构建了一套动力定位虚拟仿真平台。平台由虚拟仿真子平台、数值仿真子平台和数据管理系统组成。虚拟仿真子平台实现环... 针对船舶动力定位平台控制方式和推力分配纯数字仿真可信度低,难以直观感受动力定位平台航行效果等问题,基于虚拟引擎构建了一套动力定位虚拟仿真平台。平台由虚拟仿真子平台、数值仿真子平台和数据管理系统组成。虚拟仿真子平台实现环境和人机交互、数值仿真子平台实现控制方式和推力分配算法仿真,数据管理系统传输数据驱动虚拟仿真平台,并在虚拟环境中实现动力定位平台的可视化。仿真结果表明,平台可有效地验证航行效果并能合理分配推力,对实验虚拟仿真的可视化设计具有促进作用。 展开更多
关键词 动力定位平台 虚拟仿真 推力分配 人机交互
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二自由度大行程无耦合压电粘滑定位平台 被引量：2
6
作者 吴彤 杨依领 +2 位作者 吴高华 崔玉国 魏燕定 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期62-72,共11页
针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求,采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大,并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉... 针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求,采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大,并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉滚柱导轨则连接移动台与驱动机构,并通过预紧螺钉调整接触摩擦力,进而获得良好的粘滑运动特性。采用有限元法建立定位平台的静力学模型,并对位移放大倍数、应力和固有频率进行仿真分析。最后,搭建实验测试系统验证定位平台的输出性能。实验结果表明:在扫描驱动模式下,驱动电压为150 V时,平台x和y向的输出位移分别为63.84μm和62.61μm,耦合比为0.52%和0.59%,分辨率为6.5 nm和7.2 nm;在步进驱动模式下,驱动电压为120 V时,平台在x和y向的单步位移分别为47.31μm和47.20μm,耦合比为0.69%和0.73%,x正向、x反向、y正向和y反向的运动分辨率分别为0.49,0.47,0.47和0.42μm,最大垂直负载为50 N,设计的压电粘滑定位平台满足所需性能要求。 展开更多
关键词 压电驱动 桥式机构 粘滑运动 定位平台
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压电定位平台低阻尼谐振特性辨识及高带宽控制 被引量：1
7
作者 刘浩天 张桂林 周克敏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期287-296,共10页
该文研究降低低阻尼谐振特性对压电定位平台跟踪带宽的限制。首先,在Prandtl-Ishlinskii逆模型线性化的基础上,将基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识法应用到压电定位平台线性动态特性的辨识中,并在其中提出一种改进的相关函数计算方法... 该文研究降低低阻尼谐振特性对压电定位平台跟踪带宽的限制。首先,在Prandtl-Ishlinskii逆模型线性化的基础上,将基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识法应用到压电定位平台线性动态特性的辨识中,并在其中提出一种改进的相关函数计算方法进一步提高低阻尼谐振频段的辨识精度。其次,根据辨识得到的传递函数模型,采用零极点对消加超前补偿器的方法设计陷波器补偿低阻尼反谐振及谐振特性,并在串联陷波器的基础上设计PI(proportional integral)控制器提高闭环回路的鲁棒性及跟踪性能。最后,试验结果表明,PI控制器的闭环带宽为97 Hz,含有陷波器的PI控制器闭环带宽为244 Hz,由于陷波器的加入,闭环带宽提高了151.5%,从而说明了该文辨识及控制方法的有效性。 展开更多
关键词 压电定位平台 谐振特性 相关函数 HANKEL矩阵 陷波器
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大行程推拉电磁驱动微定位平台的内环阻尼与迭代学习控制 被引量：1
8
作者 刘昊 赖磊捷 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第7期1238-1243,共6页
为了解决音圈电机驱动柔性微定位平台驱动力小和低阻尼谐振等问题,本文采用两侧音圈电机的推拉模式来提升驱动力的大小,并且利用内环阻尼控制器结合迭代学习控制方法来实现平台的精准控制。首先,搭建了互补配置的双音圈电机驱动双平行... 为了解决音圈电机驱动柔性微定位平台驱动力小和低阻尼谐振等问题,本文采用两侧音圈电机的推拉模式来提升驱动力的大小,并且利用内环阻尼控制器结合迭代学习控制方法来实现平台的精准控制。首先,搭建了互补配置的双音圈电机驱动双平行四边形柔性机构的微定位平台。其次,设计了内环阻尼速度反馈控制器。然后,采用逆模型迭代学习控制方法来进一步消除周期性的干扰和误差。最后进行了跟踪实验。结果表明:在跟踪1 Hz和2.5 Hz的正弦波时,相比于PI控制,最大误差分别减少74.6%和68.6%,满足微定位平台精准控制的要求。 展开更多
关键词 阻尼控制 迭代学习控制 微定位平台 音圈电机 柔性机构
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大行程解耦微定位平台的设计与研究
9
作者 胡高峰 逯俊体 +1 位作者 贾传明 戚厚军 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第4期555-561,共7页
针对目前研制的微定位平台行程小及耦合误差大等问题,提出了一种由压电作动器(PEA)驱动的二自由度微定位平台,设计了由二级杠杆放大机构和Scott-Russell机构串联组成的三级位移放大器,以扩大工作行程。采用平行轴式直圆型柔性铰链与并... 针对目前研制的微定位平台行程小及耦合误差大等问题,提出了一种由压电作动器(PEA)驱动的二自由度微定位平台,设计了由二级杠杆放大机构和Scott-Russell机构串联组成的三级位移放大器,以扩大工作行程。采用平行轴式直圆型柔性铰链与并联构型的双复合式平行移动副消除运动耦合误差。通过有限元仿真和实验对平台性能进行了分析与测试。结果表明,设计的微定位平台工作行程超过170μm×170μm,耦合误差小于1.2%,位移分辨率可达5 nm,信号跟踪误差最大为2.16%,验证了微定位平台的定位精度和模型的正确性。 展开更多
关键词 微定位平台 柔性机构 解耦XY平台 运动耦合误差 性能测试
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三维桥式放大机构的柔性微定位平台的研究与改进
10
作者 赵智全 祝锡晶 +1 位作者 李婧 崔佳俊 《机械传动》 北大核心 2024年第9期152-159,共8页
在微定位平台的设计中,引入能够产生高位移放大倍数的三维桥式放大机构,并在此基础上引入了能够有效减少输出端寄生位移的四杆对称式导向机构,从而使所设计的微定位平台能够充分结合二者优势。根据应变能理论、卡氏第二定理、拉格朗日定... 在微定位平台的设计中,引入能够产生高位移放大倍数的三维桥式放大机构,并在此基础上引入了能够有效减少输出端寄生位移的四杆对称式导向机构,从而使所设计的微定位平台能够充分结合二者优势。根据应变能理论、卡氏第二定理、拉格朗日定理,建立该微定位平台的静动态数学模型,理论分析了平台关键尺寸对平台位移放大倍数的影响;并通过计算获得了最优参数下的放大倍数和固有频率,其值分别为19.90和193.26 Hz。通过有限元方法验证了放大倍数和固有频率,其相对误差分别为4.3%和5.9%,从而证明了所改进的微定位平台的优越性能以及理论分析方法的准确性,为放大机构的柔性微定位平台的数学模型构建提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 三维桥式放大机构 四杆对称式柔性机构 柔性微定位平台 卡氏第二定理 有限元 仿真
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大行程-高频响压电驱动纳米定位平台优化设计
11
作者 张萌 刘时成 +2 位作者 张松林 朱禹清 吴垚 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期934-941,共8页
针对原子力显微镜的扫描范围和扫描速度受限于柔性机构的工作行程和固有频率,而柔性机构在设计时难以兼顾大工作行程和高固有频率的问题,基于桥式放大机构设计了一款纳米定位平台,并对其构型和主要参数进行优化。首先研究了柔性臂数量... 针对原子力显微镜的扫描范围和扫描速度受限于柔性机构的工作行程和固有频率,而柔性机构在设计时难以兼顾大工作行程和高固有频率的问题,基于桥式放大机构设计了一款纳米定位平台,并对其构型和主要参数进行优化。首先研究了柔性臂数量和厚度对桥式机构固有频率及放大比的影响,建立了新型双桥式柔性放大机构构型;然后基于矩阵位移法实现了纳米定位平台离散化,构建纳米定位平台整体刚度矩阵及系统的力学模型;最后针对纳米定位平台的频响和行程对柔性放大机构的主要参数进行优化分析与仿真分析。仿真结果表明,优化后的压电驱动纳米定位平台的一阶固有频率为4.4 kHz,工作行程超过30μm×30μm。 展开更多
关键词 纳米定位平台 压电驱动器 柔性放大机构 矩阵位移法 有限元仿真
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基于传递矩阵法的柔性微定位平台动态特性研究
12
作者 徐伟胜 许添旗 +1 位作者 马慧欣 曹毅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3566-3577,共12页
随着精密微定位技术的发展,对柔性微定位平台的动态特性研究越发重要。传递矩阵法(TMM)作为分析多体系统动力学的一种有效方法,具有建模方便、计算精度高等优势。为此,基于传递矩阵法建立微定位平台的动力学模型,以分析其动态特性。介... 随着精密微定位技术的发展,对柔性微定位平台的动态特性研究越发重要。传递矩阵法(TMM)作为分析多体系统动力学的一种有效方法,具有建模方便、计算精度高等优势。为此,基于传递矩阵法建立微定位平台的动力学模型,以分析其动态特性。介绍传递矩阵法的基本思想并建立柔性机构的传递方程,推导了其在任意激励下的瞬时动力响应;基于柔性铰链和柔性梁设计了一种XY柔性微定位平台并推导出其支链及平台整体的传递矩阵;基于振动理论推导了平台主要特征单元的传递矩阵;最后,为验证理论模型的有效性,分别基于传递矩阵法、有限元法(FEM)及等效质量法(EMM)开展了对该平台固有频率和瞬时动力响应的研究。结果表明:基于传递矩阵法程式化地构建传递矩阵即可分析平台动力学特性,无须建立烦琐的动力学方程;相较于等效质量法,传递矩阵法可计算平台的高阶固有频率;平台固有频率理论值同仿真值最大相对误差仅为2.4%,动力响应理论值与仿真值基本吻合,证明了基于传递矩阵法所建模型的有效性。 展开更多
关键词 传递矩阵法 柔性机构 微定位平台 固有频率 瞬时动力响应
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音圈电机驱动微定位平台线性自抗扰滑模控制
13
作者 王雯雯 赖磊捷 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期101-104,共4页
针对音圈电机驱动柔性微定位平台控制速度和精度低以及抗干扰能力弱等问题,设计了一种将滑模控制和线性自抗扰控制相结合的复合控制器来提高平台系统的控制性能。首先,搭建了音圈电机驱动复合双平行四杆柔性机构的微定位平台和实验系统... 针对音圈电机驱动柔性微定位平台控制速度和精度低以及抗干扰能力弱等问题,设计了一种将滑模控制和线性自抗扰控制相结合的复合控制器来提高平台系统的控制性能。首先,搭建了音圈电机驱动复合双平行四杆柔性机构的微定位平台和实验系统,并进行了系统辨识;其次,设计了线性自抗扰控制器,利用线性扩张状态观测器估计系统的内外扰动并在线进行扰动补偿,针对线性自抗扰控制器性能优化上的局限性,提出滑模控制器解决相位滞后问题来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所搭建的实验平台对控制方法进行了实验验证。结果表明,滑模和线性自抗扰复合控制器能够很好地克服内外干扰,与经典PID控制和单独的线性自抗扰控制相比,跟踪正弦波信号的最大误差分别减小了52.98%和21.26%,满足了微定位平台高精高速的控制要求。 展开更多
关键词 自抗扰控制 滑模控制 微定位平台 音圈电机 柔性机构
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压电定位平台负载变化下的鲁棒干扰观测器设计
14
作者 段诗雨 刘浩天 张桂林 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2024年第22期3310-3322,共13页
压电定位平台的负载变化严重限制了其快速定位时的精度。为此,视负载变化为外界干扰,提出了一种鲁棒干扰观测器控制策略。首先,在MPI迟滞逆模型线性化的基础上,根据实验数据辨识出压电定位平台的线性动态特性。其次,将系统辨识误差归结... 压电定位平台的负载变化严重限制了其快速定位时的精度。为此,视负载变化为外界干扰,提出了一种鲁棒干扰观测器控制策略。首先,在MPI迟滞逆模型线性化的基础上,根据实验数据辨识出压电定位平台的线性动态特性。其次,将系统辨识误差归结为模型的不确定性,在频域内建立了保守性更小的上界。然后,考虑模型不确定性及负载扰动对系统稳定性及性能的影响,设计了基于μ综合的鲁棒干扰观测器。最后,实验结果表明,提出方法的抗扰带宽为114 Hz,相较于传统的DOB方法提高了109%,相较于H_(∞)DOB提高了86%。对于70 Hz正弦轨迹的跟踪,提出方法在带载与空载情况下的相对误差平均变化为0.0013,相较于传统DOB方法降低了91.1%,相较于H_(∞)DOB降低了77.2%,证明了提出方法的有效性及优越性。 展开更多
关键词 压电定位平台 负载扰动 模型不确定性 Μ综合 干扰观测器
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柔性定位平台屈曲分析及优化设计
15
作者 张璐凡 孙贺贺 +2 位作者 闫恒 张鹏启 姜薄士 《机床与液压》 北大核心 2024年第20期162-167,共6页
超高加速度宏微运动平台是一种超精密定位设备,柔性定位平台对宏微运动平台的稳定性起到至关重要的作用。为增加它的稳定性和安全性,采用有限元方法,通过静力分析、屈曲分析和响应面优化设计,来提高柔性定位平台综合性能。建立柔性定位... 超高加速度宏微运动平台是一种超精密定位设备,柔性定位平台对宏微运动平台的稳定性起到至关重要的作用。为增加它的稳定性和安全性,采用有限元方法,通过静力分析、屈曲分析和响应面优化设计,来提高柔性定位平台综合性能。建立柔性定位平台三维模型,对模型进行有限元分析,得到最大等效应力、最大等效应变和负载乘数数据和云图。以柔性定位平台槽的尺寸和位置为优化变量,以负载乘数、最大等效应力及最大等效应变为优化目标进行响应面优化。结果表明:优化后的柔性定位平台在质量几乎不变的条件下负载乘数增加了1.7%,最大等效应力减少了4.3%,最大等效应变减少了4.7%,提高了超高加速度宏微运动平台的稳定性。 展开更多
关键词 柔性定位平台 屈曲分析 超精密定位 优化设计
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基于跟踪粒子滤波算法的配电站巡检人员动态精准定位平台设计
16
作者 李冰 王政 +1 位作者 郑晓斌 李洪志 《微型电脑应用》 2024年第8期250-252,256,共4页
电网产生强电磁噪声对常规定位信号具有较强的干扰,为更好地适应配电网巡检人员动态分布特点,考虑定位平台的硬件作用及硬件与软件算法的关联性,提出基于跟踪粒子滤波算法的配电站巡检人员动态精准定位平台设计。结合定位信号噪声对定... 电网产生强电磁噪声对常规定位信号具有较强的干扰,为更好地适应配电网巡检人员动态分布特点,考虑定位平台的硬件作用及硬件与软件算法的关联性,提出基于跟踪粒子滤波算法的配电站巡检人员动态精准定位平台设计。结合定位信号噪声对定位精度的影响性,新平台基于跟踪粒子滤波算法完成设计。总体可分为硬件与软件两部分设计方案,其中,硬件部分对整体结构进行全新设计,并对其接收硬件进行具体功能性设计与描述;软件设计在辅助硬件基础上,发挥跟踪粒子滤波算法的优化效果,通过巡检人员定位信号的初始粒子滤波、粒子滤波迭代跟踪优化、位置数据的粒子跟踪合并输出三部分实现预期效果。通过实验测试表明:绑定6个跟踪器,所提方法平台的跟踪器识别最大值为6,最小值为5;经过跟踪粒子滤波算法优化后的定位平台的巡检人员动态定位精度能够达98%以上。有效解决定位偏差大、精度低的问题,能够适应多种条件变量稳定运行,具有较高的推广价值。 展开更多
关键词 跟踪粒子滤波算法 配电站 巡检人员 定位平台
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变刚度微定位平台控制策略的鲁棒性研究
17
作者 蔡炳彧 卢旭锦 陈超然 《机械工程与自动化》 2024年第6期50-52,共3页
柔性微动平台大多数采用柔性铰链作为导向机构,在实际工况下,微动平台除了系统未知扰动外,柔性铰链本身由于频繁的拉伸变形,使得微动平台的刚度难免发生改变,由此导致控制系统的被控对象数学模型发生变化,影响系统控制精度与性能。为进... 柔性微动平台大多数采用柔性铰链作为导向机构,在实际工况下,微动平台除了系统未知扰动外,柔性铰链本身由于频繁的拉伸变形,使得微动平台的刚度难免发生改变,由此导致控制系统的被控对象数学模型发生变化,影响系统控制精度与性能。为进一步提高柔性微动平台的鲁棒性,设计了自抗扰控制算法,通过ESO(扩张状态观测器)进行估计补偿。最后在变刚度工况下,进行PID和自抗扰控制策略的仿真对比。相比PID,自抗扰控制具有强鲁棒性,刚度变化对微动平台控制性能几乎没有影响,并且在最优控制下定位精度提高了一个分辨率,整定时间缩短了75.9%。 展开更多
关键词 变刚度 微动定位平台 自抗扰控制 鲁棒性
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柔性铰链微定位平台的设计 被引量：60
18
作者 马立 谢炜 +1 位作者 刘波 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期338-345,共8页
设计了一种以平行板铰链机构进行导向,以桥式机构进行位移放大的新型压电陶瓷驱动微定位平台。应用弹性力学和材料力学理论建立该平台的桥式放大机构和平行板铰链机构的理论模型,分析了平台的驱动力、输出位移、刚度和固有频率,并运用Ma... 设计了一种以平行板铰链机构进行导向,以桥式机构进行位移放大的新型压电陶瓷驱动微定位平台。应用弹性力学和材料力学理论建立该平台的桥式放大机构和平行板铰链机构的理论模型,分析了平台的驱动力、输出位移、刚度和固有频率,并运用Matlab软件优化了桥式机构铰链长度、厚度,平行板铰链长度及厚度等几何参数,获得了微定位平台的最优值。对优化后的结果进行了有限元仿真,并搭建了测试系统对平台性能进行了测试。测试结果显示,理论分析与实验结果的最大误差为9.8%,有限元分析与实验结果的最大误差为4.2%,得到的结果验证了理论分析和有限元分析的正确性,实现了平台体积小,放大倍数高,位移输出大的设计目标。 展开更多
关键词 微定位平台 桥式机构 平行板机构 柔性铰链 有限元分析 优化设计
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微电子制造领域的磁悬浮精密定位平台的结构设计研究 被引量：17
19
作者 宋文荣 于国飞 +2 位作者 孙宝玉 王延风 何惠阳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第3期271-275,共5页
利用磁悬浮技术将铁磁性平台悬浮在磁场中 ,通过线性电机无接触驱动 ,结合控制技术实现平台的快速精密定位。合理的设计将悬浮力和导向力两个磁悬浮系统合二为一 ,即结构简单 ,控制容易又能获得精确的导向精度。选用线性同步电机 ,避免... 利用磁悬浮技术将铁磁性平台悬浮在磁场中 ,通过线性电机无接触驱动 ,结合控制技术实现平台的快速精密定位。合理的设计将悬浮力和导向力两个磁悬浮系统合二为一 ,即结构简单 ,控制容易又能获得精确的导向精度。选用线性同步电机 ,避免了感应电机磁场感应所产生的法向力对平台的振动作用 ,有利于悬浮系统的控制。悬浮系统无接触 ,无摩擦 ,克服了磨损、金属粉尘及油脂污染等问题 ;无接触线性驱动减少了机械联结件 ,消除了联结间隙 ,减轻了重量 ,能有效提高动态响应频率和定位精度 ;这些使定位平台能够满足现代信息产业对超洁净制作环境和高精度。 展开更多
关键词 微电子制造领域 磁悬浮 定位平台 线性电机 无接触驱动 HOPF分叉
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音圈电机驱动的柔性定位平台设计与控制 被引量：8
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作者 田延岭 包亚洲 +3 位作者 王福军 蔡坤海 杨成娟 张大卫 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期1070-1076,共7页
设计了一种二自由度柔性微定位平台,该平台主要由音圈电机和柔性铰链机构等组成.采用直角柔性铰链组成的双平行四杆机构对称安置,以实现平台的大行程和运动解耦,工作行程可达2,mm以上,定位精度可达纳米级.设计空间支撑机构保证其承载能... 设计了一种二自由度柔性微定位平台,该平台主要由音圈电机和柔性铰链机构等组成.采用直角柔性铰链组成的双平行四杆机构对称安置,以实现平台的大行程和运动解耦,工作行程可达2,mm以上,定位精度可达纳米级.设计空间支撑机构保证其承载能力.对微定位平台进行了结构设计和承载能力等特性分析.考虑到该定位平台动态行为的特点,采用遗传算法优化的BP神经网络组合辨识方法对系统模型进行了辨识,克服了神经网络对复杂系统动态行为辨识存在的缺陷.基于神经网络PID复合逆控制方法对微定位平台进行控制,通过实验对辨识和控制方法进行了验证,结果表明遗传算法优化的神经网络辨识方法与神经网络PID复合逆控制方法适用于该音圈电机驱动的柔性微定位平台系统的实际应用. 展开更多
关键词 微定位平台 特性分析 辨识 控制
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