基于PZT力傳感檢測的（微）納米環(huán)境中PZT驅(qū)動(dòng)位移感知研究.pdf

1、納米科學(xué)技術(shù)的重要性已成為世界性共識，成為世界關(guān)注的重要科技前沿。人們在對納米世界的認(rèn)識與改造中，需要借助一系列的工具，其中微驅(qū)動(dòng)器PZT的優(yōu)良性能已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。但是由于它存在著遲滯、蠕變和非線性等不足，影響到納米級系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。在微定位與微驅(qū)動(dòng)中使用PZT驅(qū)動(dòng)器時(shí)，若采用傳統(tǒng)的基于驅(qū)動(dòng)電壓的控制模型和控制方法必然存在重復(fù)定位精度差、非線性位移等缺點(diǎn)，使得基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的定位與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，給系

2、統(tǒng)的控制帶來了困難，限制了壓電陶瓷的進(jìn)一步應(yīng)用。因此本文針對微(納)環(huán)境下PZT驅(qū)動(dòng)器由于其固有的非線性不足，研制一種能檢測PZT驅(qū)動(dòng)力的傳感器，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器形變力的唯一性，通過基于力反饋控制方法解決PZT的非線性和遲滯效應(yīng)，將力/電壓校正為線性模型，為PZT驅(qū)動(dòng)器的實(shí)時(shí)線性化的控制提供一種簡單易行的方法。 本文是以國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“納米環(huán)境中機(jī)器人化操作的理論體系與實(shí)現(xiàn)方法”為研究背景，以中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所機(jī)器

3、人傳感器實(shí)驗(yàn)室多年來在力傳感器和測力平臺的研究工作為基礎(chǔ)，進(jìn)行能獲取PZT實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)力信息傳感器的研制。 本文的主要研究內(nèi)容如下： 1.檢測PZT驅(qū)動(dòng)力的傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)PZT驅(qū)動(dòng)器的剛度高，驅(qū)動(dòng)力大，驅(qū)動(dòng)位移小等特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目中驅(qū)動(dòng)器的安裝方式，設(shè)計(jì)了一種基于對稱柔性鉸鏈框架式結(jié)構(gòu)的力檢測傳感器。通過理論計(jì)算，設(shè)計(jì)了傳感器的形狀及放大比，利用有限元法分析了該傳感器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。 2.傳感器軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：針