精密定位平臺課件

六自由度精密定位平臺研究及分析報告人：導(dǎo)師：主要內(nèi)容1，研究背景及其平臺介紹2，關(guān)于壓電陶瓷驅(qū)動器研究與小探討3，精密定位平臺控制系統(tǒng)的設(shè)計思路4，后期工作研究背景本課題是在梁濟(jì)民師兄六自由度空間平臺的基礎(chǔ)上，對其平臺進(jìn)行分析及其優(yōu)化，側(cè)重點在于控制系統(tǒng)設(shè)計，重點改進(jìn)是講其之前的半閉環(huán)控制改換成全閉環(huán)控制，達(dá)到預(yù)期效果。同類型六自由度平臺圖1-3空間六自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)圖1-4六自由度柔順串并聯(lián)機(jī)構(gòu)本實驗設(shè)計平臺本機(jī)構(gòu)采用空間6PSS并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為基本構(gòu)型，然后選取平行導(dǎo)向四桿柔性鉸鏈作為平移鉸鏈。圖1-56PSS精密定位平臺機(jī)構(gòu)優(yōu)點該柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)優(yōu)點在于：集成并聯(lián)機(jī)構(gòu)和柔順機(jī)構(gòu)的優(yōu)點，剛度高、無間隙、無摩擦及無需潤滑，從而確保精密定位平臺能夠達(dá)到高的分辨率和重復(fù)定位精度圖1-6精密定位平臺實物圖關(guān)于壓電陶瓷遲滯現(xiàn)象的研究本機(jī)構(gòu)采用的PST150/7/60VS12型壓電陶瓷驅(qū)動器,為了更好了解壓電陶瓷驅(qū)動器電壓——位移之間的關(guān)系，分別在開閉環(huán)控制下做了以下兩個實驗。實驗一：在開環(huán)控制下，輸入電壓與輸出位移關(guān)系1，在輸入電壓由0到149v逐漸增大的趨勢中，測量輸入電壓與輸出位移的關(guān)系。y=0.4397x+0.1520x代表輸入電壓/v，y代表輸出位移/um圖1-82，在輸入電壓逐漸減小的趨勢中，測量輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系。y=0.3914x+8.5406x代表輸入電壓/v，y代表輸出位移/um圖1-93.在開環(huán)控制下，可以發(fā)現(xiàn)在電壓降低過程中，輸出位移和之前相比，都有明顯的偏大，側(cè)面的證實了磁滯現(xiàn)象存在。圖1-102，在輸出位移逐漸減小的過程中，大致可以得到輸入電壓和輸出位移之間的關(guān)系：y=0.4467x+3.4678x代表輸入電壓/v，y代表輸出位移/um圖1-123.在閉環(huán)控制作用下，輸出的位移是能夠保證確定下來的，這點在精密定位平臺顯得很重要的的，于此我們依然發(fā)現(xiàn)還是存在遲滯現(xiàn)象的，但相對開環(huán)控制而言，閉環(huán)能減小遲滯造成的誤差圖1-13實驗總結(jié)由上述實驗得到以后兩個結(jié)論：1，無論在開環(huán)還是閉環(huán)控制過程中，輸出位移存在著遲滯現(xiàn)象，不僅與當(dāng)下系統(tǒng)的輸入電壓有關(guān)，更會因其過去輸入過程之路徑不同，而有不同的結(jié)果。2，與開環(huán)控制相比，閉環(huán)控制能降低遲滯現(xiàn)象對輸出位移的影響。小探討壓電陶瓷驅(qū)動器給定輸入電壓，會產(chǎn)生輸出位移，但實際輸出位移和理論肯定有出入，其中最大因素在于：之前測試的結(jié)果是無負(fù)載的情況下進(jìn)行得到的，壓電陶瓷驅(qū)動器在伸長過程中必然會對楔塊產(chǎn)生與其伸長方向相反的作用力，這樣便會造成楔塊壓縮，位移輸出端真正產(chǎn)生的位移值必然小于壓電陶瓷理論輸出值，究竟存在何種準(zhǔn)確的關(guān)系，有待研究。楔塊壓電陶瓷驅(qū)動器位移輸出端圖1-14控制系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化此前梁濟(jì)明師兄設(shè)計控制系統(tǒng)如下所示：XE-517.i3壓電陶瓷驅(qū)動器控制模塊功率驅(qū)動模塊測量位置傳感模塊工控機(jī)壓電陶瓷驅(qū)動器60VS12空間六自由度微位移精密定位平臺計算機(jī)雙頻激光干涉儀ReinShawDX10由于沒有將定位平臺的輸出位移反饋到其輸入控制中，所以對定位平臺進(jìn)行的是半閉環(huán)控制。通過采用激光尺，從而導(dǎo)出動平臺位移信號，從而達(dá)到全閉環(huán)控制。初步設(shè)計方案如下：工控機(jī)XE5-517壓電陶瓷驅(qū)動器