基于智能复合微结构的亚手掌尺度压电双驱扑翼微飞行器的研究

该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明,压电驱动器空载共振频率约为1100 Hz,负载共振频率约为28 Hz;对样机进行了升力测试,得到样机的升力为0.689 mN。

自适应光纤光源准直器的结构设计

设计了一种可以快速高精度调节光纤准直激光束发射角度的自适应光纤光源准直器。该器件利用双压电驱动器控制光纤端面的位置,通过准直透镜实现出射激光束的准直。建立了自适应光纤光源准直器的物理模型,通过理论分析得出了光纤端面的偏移与器件结构参数的关系。研制了一个器件,并对其光纤端面偏移量、谐振频率等进行了测试。实验结果表明,理论分析与研制的自适应光纤光源准直器具有较好的一致性。该工作对自适应光纤光源准直器的结构设计具有指导意义。

高频响伺服刀架的建模与控制

考虑目前应用压电陶瓷驱动器的伺服刀架只能提供单向驱动力,设计了一种基于双压电陶瓷驱动器的快速伺服刀架。涉及的两个压电陶瓷驱动器分别为刀具的进给和回复提供驱动力,其呈对称布置,用于有效提高刀架的整体刚度。为了对两个压电陶瓷驱动器进行联动协调控制,建立了PI迟滞模型和其逆模型,并设计了相应的联动协调控制方法。利用PI逆模型作为PID反馈控制的前馈环节构成复合控制用于调节快速伺服刀架的输出位移。实验验证了新型快速伺服刀架的响应频率、响应时间、位移响应特性和定位精度。结果显示:新型快速伺服刀架的响应频率为871.86 Hz,响应时间为0.000 45s;三角波信号的最大定位误差为3.366 1μm,误差百分数为7.63%,平均绝对误差为0.698 0μm,误差百分数为1.58%;正弦波信号的最大定位误差为3.244 4μm,误差百分数为7.67%,平均绝对误差为0.930 9μm,误差百分数为2.20%。