微位移机构误差补偿技术研究

采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度。借助物理学分析并结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型。通过实验,针对压电陶瓷驱动器的非线性特征,给出了对其控制电压进行校正的方法。减小压电陶瓷的迟滞非线性误差,提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度开环微位移控制。

高精度定位平台X-Y方向振动误差补偿

为了减小定位平台在X,Y方向的振动误差,实现高精度定位,搭建了宏微结合精密定位系统,由高性能直线电机驱动,气体静压导轨支撑和导向的宏动平台实现系统的大行程微米级定位,并由安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动的微动平台对系统进行定位精度补偿。建立了定位系统机电耦合振动模型,采用比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制与最小节拍响应控制相结合的策略控制宏动平台,采用前馈-PID控制驱动微动平台,通过电容式微位移传感器实时检测定位系统终端的位置输出信号作为微动台的输入信号,实现定位系统的闭环反馈控制,达到宏动平台的振动误差实时补偿的目的。实验结果显示,所设计的微动补偿平台具有良好的动态特性,定位系统具有良好的误差实时补偿效果,针对X,Y向的振动范围由补偿前的4和3.5μm,补偿后减小到1μm的范围内。结果表明,所研究的振动误差补偿方法可以有效减小定位系统的振动误差,提高系统的定位精度。

压电陶瓷微位移驱动器在精密工件台上的应用研究

以压电陶瓷微位移原理为基础，对精密驱动技术在精密定位工件台上的应用作了实验研究。一个是对工件台的微动台进行驱动，另一个是对导轨直线进行误差补偿。设计了一个包括高压精密可调电源、压电微位移驱动器、作为反馈元件的光栅干涉仪。

基于非均匀有理B样条的压电陶瓷非线性校正

针对压电陶瓷的非线性迟滞特性限制两级进给式大行程精密定位系统定位精度提高的问题,利用非均匀有理B样条(NURBS)快速插补算法对迟滞特性进行补偿.在通过MATLAB软件实现NURBS插补算法的过程中,将NURBS插补算法与线性插值算法进行仿真和比较.结果表明,NURBS插补算法的误差明显小于线性插值算法的误差,验证了利用NURBS插补算法解决压电陶瓷非线性的正确性、可行性和实用性,解决了压电陶瓷非线性迟滞特性曲线模型建立的问题,且在精密工作台满足速度要求的前提下可实现更高的定位精度.

车削加工轴类零件误差补偿技术的研究

通过提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,用来减小轴类零件中受力变形误差,提高轴类零件的加工精度.采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度,借助物理学分析结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型.通过实验针对压电陶瓷驱动器的非线性特征分析,给出了对其控制电压进行校正的方法,减小压电陶瓷的迟滞非线性误差.

用压电陶瓷实现精密工件台的微定位控制

以压电陶瓷微位移原理为基础，对精密驱动技术在精密定位工件台上的应用作了实验研究。设计了一个包括高压精密可调电源、压电微位移驱动器、作为反馈元件的光栅干涉仪、以及由ＩＢＭＰＣ机和单片机组成的控制系统。

二维工作台角度误差实时补偿研究

为减小二维工作台在运动过程中俯仰角、偏摆角对其定位、测量及加工精度的影响,提出一种实时补偿二维工作台角度误差的方法。将激光测量系统作为角度反馈装置,基于压电陶瓷致动器和柔性铰链设计出的六自由度微动工作台作为补偿机构,通过软件控制微动台中压电陶瓷的输入电压,达到补偿工作台角度误差的目的。实验结果表明:二维工作台在50 mm的运动范围内,角度误差实时补偿后,向X方向运动的角度基本可以控制在±3″内,向Y方向运动的角度基本可以控制在±2″内。该方法能够实现对二维工作台角度误差的实时补偿,对提高工作台的定位精度有参考价值。