空间敏感载荷用超精密驱动系统刚柔耦合振动分析

作为实现空间敏感载荷精密定位的关键部件,超精密驱动系统不仅需要具备亚毫米级的输出行程,同时还应达到微纳米级的分辨精度。提出了一种利用柔顺放大机构与智能材料作动器联合驱动的方案。对柔顺放大机构在传动过程中可能因微振动而影响输出精度的问题,利用伪刚体模型法、假设模态法和拉格朗日方程构建了柔顺放大机构的刚柔耦合动力学模型;并基于该模型仿真研究了作动频带内柔顺放大机构的动力学响应特性。结果表明:随着驱动频率的增加,放大机构弹性振动加剧;但在整个作动频带内,弹性振动与刚体运动的幅值比在5 Hz驱动频率下仅为0.61%;进一步结合试验测试证明了所设计的驱动系统可以忽略柔顺放大机构产生的弹性振动的结论,表明该驱动系统具备超精密定位的潜力。