基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓電慣性馬達(dá)定位控制研究.pdf

1、微納定位控制技術(shù)已經(jīng)在光纖對(duì)接、半導(dǎo)體制造、醫(yī)療器械等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的電機(jī)、液壓與氣動(dòng)等設(shè)備定位精度不能滿足微納定位場(chǎng)所要求的情況下，壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。根據(jù)工作原理的不同，壓電驅(qū)動(dòng)器主要包括壓電超聲電機(jī)、尺蠖馬達(dá)、宏微驅(qū)動(dòng)器和慣性馬達(dá)。而慣性馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低成本、行程大以及控制方便等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文在全面分析不同壓電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)及控制原理上，提出采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PD定位控制器對(duì)非共振型滑

2、動(dòng)壓電慣性馬達(dá)進(jìn)行控制。本文在分析壓電堆疊特性原理基礎(chǔ)上，對(duì)桿的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行理論推導(dǎo)，推導(dǎo)桿在不同條件下的振動(dòng)模態(tài)及共振頻率公式。推導(dǎo)壓電堆疊在鋸齒波驅(qū)動(dòng)下的位移公式，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，鋸齒波驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致壓電堆疊有效位移將會(huì)降低，因此本文采用梯形波驅(qū)動(dòng)壓電堆疊。
　　其次，在理論分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)壓電慣性馬達(dá)樣機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析其驅(qū)動(dòng)原理和粘滑運(yùn)動(dòng)特性。利用ANSYS軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)仿真分析，同時(shí)利用ADAMS軟件對(duì)滑塊的粘滑特性

3、進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析。
　　最后，為實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)馬達(dá)進(jìn)行定位控制，分別從搭建開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制通過(guò)將一系列有規(guī)律變化的梯形驅(qū)動(dòng)波激勵(lì)在馬達(dá)上，得出馬達(dá)的粘滑臨界運(yùn)動(dòng)時(shí)間；閉環(huán)控制系統(tǒng)是用于研究馬達(dá)定位控制精度。閉環(huán)控制系統(tǒng)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與PD控制器相結(jié)合，控制過(guò)程包含宏定位與微定位兩個(gè)控制過(guò)程，宏定位控制采用梯形驅(qū)動(dòng)信號(hào)，微定位控制過(guò)程采用高電平信號(hào)，兩個(gè)控制過(guò)程相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)的定位控制研究。經(jīng)過(guò)