基于分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的微定位平臺(tái)研究.pdf

1、精密定位技術(shù)是提升國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略選擇，而微定位平臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wú)摩擦磨損、無(wú)運(yùn)動(dòng)間隙和免裝配潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，還具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)多運(yùn)動(dòng)維度、穩(wěn)定高和承載能力強(qiáng)的特性。基于分布柔度式平面柔順機(jī)構(gòu)的微定位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度高、行程大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、體積小，并且可以達(dá)到亞微米級(jí)的定位精度和納米級(jí)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(dòng)特性分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)已成為國(guó)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(duì)象，主要探討了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性，分析了機(jī)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)的建立，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)建模和理論分析的正確性。具體的研究?jī)?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(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到了機(jī)構(gòu)的輸入輸出Jacobian矩陣。通過(guò)仿真得到了機(jī)構(gòu)的位

3、移/轉(zhuǎn)動(dòng)云圖和應(yīng)力云圖，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型；基于梁?jiǎn)卧Ｐ秃瓦\(yùn)動(dòng)彈性動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)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(yàn)證了機(jī)構(gòu)動(dòng)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(dòng)力學(xué)方程和濾波器，