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微/纳米定位平台的动态特性分析与试验 被引量:11
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作者 林超 俞松松 +3 位作者 程凯 崔新辉 陶友淘 王静超 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1375-1381,1396,共8页
为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动... 为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动态试验,结果表明,平台的开环调节时间为0.812s;驱动频率为100Hz时,发生共振现象;加载小于10N时,平台具有较好的稳定性;动态试验得到压电陶瓷、电容传感器和平台的分辨率分别为4、10和45nm,且平台的重复定位精度为0.6μm. 展开更多
关键词 /纳米定位平台 柔性机构 压电陶瓷驱动器 动态特性
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大行程磁阻驱动微定位平台及其轨迹跟踪控制
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作者 张旭 陆晓伟 赖磊捷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2852-2861,共10页
麦克斯韦磁阻驱动器克服了传统压电陶瓷驱动器行程小及音圈电机推力密度和效率低等难题,在大行程高速微纳米定位中具有极大的应用潜力。设计了一种基于麦克斯韦磁阻驱动的大行程二自由度柔顺微定位平台,并对其进行了高性能轨迹跟踪控制... 麦克斯韦磁阻驱动器克服了传统压电陶瓷驱动器行程小及音圈电机推力密度和效率低等难题,在大行程高速微纳米定位中具有极大的应用潜力。设计了一种基于麦克斯韦磁阻驱动的大行程二自由度柔顺微定位平台,并对其进行了高性能轨迹跟踪控制。该定位平台由2个永磁偏置的麦克斯韦磁阻驱动器和二自由度并联解耦柔性导向机构组成,平台利用磁阻驱动器的非线性负刚度来部分补偿柔性导向机构的弹性恢复力,有效提高了运动行程和能量传递效率,使其在±2 mm行程范围内的所需推力从±120 N减少至±24 N。轨迹跟踪控制方面,为补磁阻驱动器偿驱动器软磁材料冲磁带来的磁滞非线性,利用逆Prandtl-Ishlinskii磁滞模型构建了率相关磁滞补偿控制器并将其置于前馈回路中。为解决平台低阻尼谐振及动力学模型不一致等问题,设计了含分数阶相位超前环节的PI反馈控制器以完成对系统开环频率特性的灵活调整,实现了对平台的高精度轨迹跟踪控制,有效减小了系统的跟踪误差。对2 mm幅值、1 Hz和10 Hz频率的三角波信号进行轨迹跟踪所得到的均方根误差分别为0.013 mm和0.017 mm。 展开更多
关键词 微纳米定位 麦克斯韦磁阻驱动器 柔性机构 磁滞 分数阶控制 轨迹跟踪控制
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一种实现纳米超微定位和超微加工的新方法
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作者 禹国强 胡小唐 刘安伟 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第3期308-311,共4页
介绍了一种采用双单元扫描隧道显微镜实现纳米级超微定位和超微加工的新方法.双单元扫描隧道显微镜由两个Z向同轴STM单元上下组合而成,分别作为样品测量加工单元与参考定位单元,两者共用一个XY扫描器.参考定位单元以规则的晶... 介绍了一种采用双单元扫描隧道显微镜实现纳米级超微定位和超微加工的新方法.双单元扫描隧道显微镜由两个Z向同轴STM单元上下组合而成,分别作为样品测量加工单元与参考定位单元,两者共用一个XY扫描器.参考定位单元以规则的晶格空间为参考,采用原子阵列伺服寻踪和针尖锁定到原子的技术,可以实现纳米级超微定位; 展开更多
关键词 扫描隧道显 加工 纳米级超定位
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压电微纳定位平台自适应陷波滤波在线谐振抑制 被引量:3
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作者 王雯雯 赖磊捷 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第5期710-714,共5页
压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电... 压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先,搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型;其次,利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号,设计平台频率特性提取算法,实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定;最后,利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明,自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制,能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。 展开更多
关键词 微纳米定位平台 压电陶瓷驱动器 在线谐振抑制 自适应陷波滤波器 柔性机构
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电磁直驱柔性微定位平台谐振抑制控制器设计
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作者 陈云壮 赖磊捷 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第4期63-66,共4页
针对音圈电机驱动柔性微定位平台的低阻尼谐振问题,利用零极点配置的根轨迹校正方法对其谐振振动模态进行有效抑制以满足其跟踪精度高、响应速度快、抗干扰能力强的性能要求。首先,搭建了音圈电机驱动柔性微定位平台系统并进行系统辨识... 针对音圈电机驱动柔性微定位平台的低阻尼谐振问题,利用零极点配置的根轨迹校正方法对其谐振振动模态进行有效抑制以满足其跟踪精度高、响应速度快、抗干扰能力强的性能要求。首先,搭建了音圈电机驱动柔性微定位平台系统并进行系统辨识,获得平台的动态特性;其次,为改善系统的响应特性,在原系统根轨迹上加入共轭零点消除低阻尼共轭极点带来的振荡;此外,在闭环系统基础上加入前置的相位超前前馈控制器以消除闭环系统的相位误差;最后,利用所设计控制器对频率为1 Hz、2 Hz、5 Hz的正弦信号和三角波信号进行跟踪实验,最大跟踪误差分别为轨迹幅值的7.08%和6.05%。实验结果表明,系统能够较好的复现所跟踪的信号,跟踪误差得到了较好的抑制,证明了所设计控制器的准确性、有效性。 展开更多
关键词 微纳米定位平台 音圈电机 零极点对消 相位超前控制器
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新型二维压电驱动微动工作台的设计分析 被引量:13
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作者 刘品宽 曲东升 +1 位作者 王莉 孙立宁 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第1期31-34,共4页
研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析 ,推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法 ,对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分... 研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析 ,推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法 ,对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分析 ,并对微动工作台的模态频率进行了实验测试。理论分析。 展开更多
关键词 压电驱动 纳米定位 柔性铰链 有限元分析 设计 动工作台
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大范围XY微位移平台的交叉耦合效应的研究
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作者 李晓春 耿冬妮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第7期5-8,12,共5页
为了减小柔性平台中的阿贝(Abbe)误差和最小化余弦误差。文章介绍了一种通过增材制造(AM)工艺以及立体光刻技术制造,基于聚合物的大范围XY纳米定位器的交叉耦合效应,设计了一种能够在±1.0mm范围运动的XY平台。对于XY和YX轴,AM平台... 为了减小柔性平台中的阿贝(Abbe)误差和最小化余弦误差。文章介绍了一种通过增材制造(AM)工艺以及立体光刻技术制造,基于聚合物的大范围XY纳米定位器的交叉耦合效应,设计了一种能够在±1.0mm范围运动的XY平台。对于XY和YX轴,AM平台的交叉耦合率分别为3.4%和8.1%,比有限元法估算值1.0%要大得多,这也是造成AM制造公差或材料特性局部不规则的原因。因此AM平台应该定位为反馈控制,以避免交叉耦合效应。实验结果表明,在半径1.0mm和1Hz圆周运动条件下,均方根径向轨迹误差为3.62mm。因此,AM平台可用于大范围纳米精密应用。 展开更多
关键词 交叉耦合效应 纳米定位 柔性机构 增材制造 轨迹误差
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