基于压电作动器驱动的微操作机构设计与运动控制

作     者：马金玉 余胜东 康升征 沈耀辉 潘亮 吴洪涛 MA Jinyu;YU Shengdong;KANG Shengzheng;SHEN Yaohui;PAN Liang;WU Hongtao

作者机构：温州职业技术学院温州325035 南京航空航天大学航空学院南京210016 南京航空航天大学机电学院南京210016 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2021年第52卷第9期

页      面：417-426页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51975277) 

主　　题：微操作机构 柔顺机构 压电作动器 柔性铰链 鲁棒控制 

摘      要：设计了一种由压电作动器驱动的微操作机构。基于柔顺机构原理设计了桥式位移放大机构,以改善压电作动器的输出位移。利用伪刚体法和Euler-Bernoulli柔性梁理论建立微操作机构的静力学模型,并通过Lagrange方法推导出其动力学方程,进而获得机构的自然频率。借助于差分进化算法进行柔性铰链几何尺寸优化,并与计算机有限元仿真分析进行交叉验证。最后,实验验证了所提出微操作机构能够获得位移放大倍数为9.8和行程为180μm;在基于观测器PID控制下,机构位移均方根误差和最大位移误差分别为0.071、0.128μm。本文提出的微操作机构具有精度高、鲁棒性强的运动效果。