納米定位平臺(tái)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)及其集成式閉環(huán)控制研究.pdf

1、近十年來(lái)，以柔性鉸鏈為導(dǎo)軌，壓電陶瓷為驅(qū)動(dòng)的精密定位技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到精密定位、精密機(jī)床、掃描隧道顯微鏡、生物工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本課題針對(duì)現(xiàn)有的納米定位平臺(tái)體積大、輸出小、耦合度差和微傳感器難于實(shí)現(xiàn)高集成度和小型化的缺陷，對(duì)納米定位平臺(tái)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合硅基電容梳齒微位移傳感器建立了一個(gè)精密定位系統(tǒng)，為精密定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大行程、高精度以及高集成化提供一條新的道路。
　　本文首先對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化理論進(jìn)行詳細(xì)的分析和研

2、究，并針對(duì)納米定位平臺(tái)存在的一些缺陷，將多目標(biāo)設(shè)計(jì)理論融入拓?fù)鋬?yōu)化，并通過(guò)數(shù)值分析的方法，得到優(yōu)化方案的最優(yōu)參數(shù)，構(gòu)建多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，提高平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)性能，并通過(guò)后續(xù)的仿真分析，證實(shí)平臺(tái)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)特性都有不同程度的提高和優(yōu)化。
　　為研制高集成化、高靈敏度的電容梳齒微位移傳感器，首先進(jìn)行了傳感器結(jié)構(gòu)建模。對(duì)梳齒電容傳感器進(jìn)行了失效分析，并結(jié)合工藝對(duì)其進(jìn)行了改善，對(duì)傳感器進(jìn)行了仿真分析，為實(shí)驗(yàn)研究

3、奠定了理論基礎(chǔ)。結(jié)合硅基傳感器加工特點(diǎn)對(duì)電容的主要工藝進(jìn)行了介紹，并利用引線鍵合工藝將梳齒安裝在PCB板上，并與微動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)集成化處理。
　　針對(duì)非線性系統(tǒng)，建立了以模糊控制為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)。通過(guò)模糊控制系統(tǒng)的分析和仿真，建立模糊控制模型，并根據(jù)平臺(tái)具體情況確定系統(tǒng)設(shè)置和參數(shù)選擇。最后通過(guò)并仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了模糊控制在減噪特性、響應(yīng)時(shí)間等方向優(yōu)于傳統(tǒng)控制算法
　　最后，構(gòu)建納米定位系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，通過(guò)對(duì)納米