基于宏微驱动的纳米定位系统的研究

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纳米级定位技术目前已成为前沿科学领域的关键技术之一,能达到大行程、高速度、高精度的定位系统是定位技术的发展方向。宏微双级驱动的定位方法可以避免单驱动所带来的技术难题,满足超精密定位系统的发展需要。  首先搭建了大行程的宏微双级驱动的单轴定位平台。采用直线电机驱动气浮平台,0.1μm分辨率的光栅尺完成位置闭环反馈实现初级粗定位;采用压电陶瓷驱动微动平台,电容传感器完成高精密闭环反馈实现次级精定位;采用激光传感器作为位置测量装置,为整个位置环误差校准提供保证。  其次对定位平台进行动态建模,对工作台参数变化对宏微平台的相互作用关系进行仿真,分析了宏微双级平台的定位方法和不同的驱动阶段宏微平台的动态特性。  然后研究双级平台的控制性能。调节 PID和前馈控制参数,对宏动系统进行性能测试实验,使其具有很好的快速响应和误差跟踪能力;探讨压电陶瓷开环和闭环控制下电压—位移特性,寻找良好的工作区间;分析宏微控制切换和阀值的设定问题。  最后设计实验的软件系统,对双频激光干涉仪进行误差修正,及对宏动台和宏微双级平台定位精度进行实验测试,得到了定位平台的重复定位精度为174.7340nm。  
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