基于分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的微定位平臺研究.pdf

1、精密定位技術(shù)是提升國家核心競爭力和綜合國力的戰(zhàn)略選擇，而微定位平臺的控制系統(tǒng)設(shè)計是精密定位技術(shù)的關(guān)鍵部分。分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)作為一種新型的微定位機(jī)構(gòu)，其不僅具有柔性機(jī)構(gòu)無摩擦磨損、無運(yùn)動間隙和免裝配潤滑的優(yōu)點(diǎn)，還具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)多運(yùn)動維度、穩(wěn)定高和承載能力強(qiáng)的特性?；诜植既岫仁狡矫嫒犴槞C(jī)構(gòu)的微定位平臺運(yùn)動精度高、行程大、動態(tài)響應(yīng)快、體積小，并且可以達(dá)到亞微米級的定位精度和納米級的分辨率。因而，分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于精密工程

2、、微納制造、微電子技術(shù)等尖端領(lǐng)域，其運(yùn)動特性分析和控制系統(tǒng)設(shè)計已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。本文以分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)為研究對象，主要探討了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)特性和動力學(xué)特性，分析了機(jī)構(gòu)控制器的設(shè)計及其控制系統(tǒng)的建立，最后通過實(shí)驗測試驗證了機(jī)構(gòu)建模和理論分析的正確性。具體的研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的矢量同構(gòu)模型，采用微位移法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，得到了機(jī)構(gòu)的輸入輸出Jacobian矩陣。通過仿真得到了機(jī)構(gòu)的位

3、移/轉(zhuǎn)動云圖和應(yīng)力云圖，驗證了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性和Jacobian矩陣的有效性。
　?。?）運(yùn)用拉格朗日方程（Lagrange法），建立了分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的剛體動力學(xué)模型；基于梁單元模型和運(yùn)動彈性動力學(xué)原理（KED法），建立了分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的彈性動力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到了機(jī)構(gòu)的三階固有頻率和振型圖，驗證了機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的有效性。
　?。?）基于分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的彈性動力學(xué)方程和濾波器，