基于直線超聲電機(jī)仿三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本課題的來源于2009年國家自然科學(xué)廣東聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目“精密電子制造裝備關(guān)鍵理論與技術(shù)研究”（基金號(hào)：U0934004）。
　　為了提升我國先進(jìn)裝備制造水平，縮短與發(fā)達(dá)國家間的差距，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，定位精度高的新型大行程壓電微型運(yùn)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　直線超聲電機(jī)利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應(yīng)，將壓電材料的微觀形變轉(zhuǎn)化為彈性體的微幅超聲振動(dòng)，再通過定子和動(dòng)子之間的摩擦作用，轉(zhuǎn)換成動(dòng)子的宏觀直線運(yùn)動(dòng)，從而直

2、接推動(dòng)負(fù)載，它不需要轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就能產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)、具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、斷電自鎖和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。可替代原有電磁電機(jī)，作為高精度定位的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置。
　　本文以雙變幅桿V形直線超聲電機(jī)為驅(qū)動(dòng)部件，設(shè)計(jì)了基于直線超聲電機(jī)仿三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)。該平臺(tái)由三架一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)疊加而成。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)精確控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在三個(gè)方向上的精確運(yùn)動(dòng)。
　　驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以TI公司的TMS320F28335浮點(diǎn)DSP處理器為核心，配以CPL

3、D等外圍接口器件和超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以光電編碼器信號(hào)作為電機(jī)位置反饋，組成了一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)。在上位機(jī)管控下，依靠運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位置的實(shí)時(shí)采集和反饋信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精確位置和速度控制。本項(xiàng)目研制的驅(qū)動(dòng)控制器集成在一個(gè)控制盒內(nèi)，使其具有較好的靈活性和便攜性。
　　在構(gòu)建了驅(qū)動(dòng)控制器硬件的基礎(chǔ)上，本文開展對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)控制算法的研究。測(cè)試了該平臺(tái)控制的位移分辨率，研究了使用了PID控制及步進(jìn)逼近的方法提高平臺(tái)定位精度的途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果