二维微操作平台压电陶瓷驱动器矩阵法动力学建模干扰观测器自适应滑模控制论文

1、面向生物工程的精密定位机构及其动力学特性研究【摘要】 精密定位技术在一定程度上体现了一个国家的制造水平和科技实力。随着生物医学的快速发展,基于精密定位技术的显微操作技术在细胞操作领域也得到了大力发展。由于细胞操作的特殊性,要求面向生物工程的精密定位系统应具有毫米级的工作行程和亚微米级的定位精度。本文结合教育部博士点基金项目“生物细胞显微操作机器人关键技术研究”（No.20090095110012）和江苏省高等学校研究生培养创新工程“微动工作台微位移检测及误差补偿方法研究”（No.CX09B109Z）,在吸收和借鉴相关领域的新思路、新技术的基础上,采取理论研究、有限元仿真和实验验证相结合的方法,

2、对压电式微操作平台系统的解耦型大行程微操作平台的构型设计、静力学和动力学建模技术、微操作平台的控制技术等方面进行了研究。紧密联系面向生物工程的精密定位系统的技术需求,设计了一种新型基于直角柔性铰链的集柔性导向机构和桥式微位移放大机构于一体的全对称解耦型大行程二维微操作平台。考虑到柔性导向机构和桥式微位移放大机构对二维微操作平台的性能影响,根据结构的对称性,利用半结构模型建立了柔性导向机构的静刚度模型,利用四分之一模型建立了桥式微. 更多还原【Abstract】 Precision positioning technology reflects the manufacturing le

3、vel andtechnology capabilities of a country. With the rapid development of biomedicalengineering, Micromanipulation technique based on precision positioningtechnology also greatly develops in the field of cell manipulation. Due to theparticularity of cell manipulation, the precision positioning syst

4、em for bioengineeringshould have millimeter working stroke and the displacementresolution to micron or submicron. Based on the Research Fu. 更多还原 【关键词】 二维微操作平台； 压电陶瓷驱动器； 矩阵法； 动力学建模； 干扰观测器； 自适应滑模控制； 【Key words】 two-dimensional microstage； piezo actuator； matrix method； dynamicmodel； distrubance o

5、bserver； adaptive sliding mode controll； 摘要 6-8 Abstract 8-9 Extended Abstract 10-18 图清单 18-23 表清单 23-24 1 绪论 24-40 1.1 课题研究的背景和意义 24-25 1.2 微操作系统简介 25-27 1.3 精密定位系统的国内外研究现状 27-36 1.4 课题主要研究内容及技术方案 36-39 1.5 本章小结 39-40 2 面向生物工程的全对称解耦型大行程二维微操作平台的设计与分析 40-60 2.1 引言 40-41 2.2 全对称解耦型大行程二维微操作平台设计 41-42 2

6、.3 柔性铰链的力学性能分析 42-48 2.4 柔性导向机构静力学分析 48-51 2.5 桥式微位移放大机构理论分析 51-54 2.6 二维微操作平台静力学建模研究 54-58 2.7 本章小结 58-60 3 二维微操作平台的动力学建模研究 60-82 3.1 引言 60 3.2 L a g ra n ge 形式的运动微分方程 60-63 3.3 基于有限元方法的柔顺导向机构动力学模型 63-72 3.4 二维微操作平台动力学建模 72-80 3.5 本章小结 80-82 4 基于虚拟样机技术的微操作平台仿真研究 82-104 4.1 引言 82-83 4.2 A N SY S 软件及

7、其仿真流程简介 83-84 4.3 二维微操作平台有限元模型的建立 84-90 4.4 二维微操作平台仿真分析 90-102 4.5 本章小结 102-104 5 压电式二维微操作平台控制技术研究 104-124 5.1 引言 104-105 5.2 压电式微操作平台数学建模 105-108 5.3 基于干扰观测器和P ID 的双回路控制策略研究 108-113 5.4 基于B o u c - W en 逆补偿的自适应滑模控制策略研究 113-122 5.5 本章小结 122-124 6 二维微操作平台系统实验研究 124-148 6.1 引言 124 6.2 实验系统简介 124-128 6.3 柔性导向机构静刚度实验 128-130 6.4 桥式微位移放大机构位移放大比实验 130-132 6.5 二