基于惯性粘滑驱动的不同摩擦形式对运动性能的影响研究.docx

摘要:目前，跨尺度运动越来越多地被应用于纳米技术中，成为了该技术的一种基础条件。跨尺度运动的特点是运动行程达到毫米量级，而运动的分辨率达到纳米量级，目前已广泛应用于微型机械制造、超精密加工中。现阶段，跨尺度运动主要包括粘滑驱动和惯性粘滑驱动。而在惯性粘滑驱动技术中，摩擦形式对运动性能的影响是非常大的。本文在这样的背景下，提出了基于惯性粘滑驱动的不同摩擦形式对运动性能的影响研究。本文主要讨论摩擦形式对惯性粘滑运动性能的影响，首先介绍惯性粘滑原理，然后建立摩擦力模型，最后仿真模拟各个摩擦形式下的运动性能，并通过实验验证得出结论。

在惯性粘滑驱动摩擦机理方面，阐述了惯性粘滑驱动原理：利用压电陶瓷两端加电压后发生形变的特性，在压电陶瓷上加阶跃信号，在阶跃信号的上升沿，陶瓷产生较大形变，产生的力大于滑块与地面之间的静摩擦力，惯性快和滑块向相反方向运动，从而发生位移。在阶跃信号的下降沿，由于斜率小，产生的力小于滑块与地面间的静摩擦力，因此滑块保持静止。上述两个过程构成一个运动周期，在每个周期内只有第一阶段发生位移，第二个阶段滑块静止而惯性快运动，进入到下一个周期中。

在惯性粘滑驱动系统建模及仿真方面，讲解压电陶瓷、驱动电路、摩擦机理等关键问题。介绍常用的摩擦模型，并分析得出本文使用Lugre模型+stribeck效应来建模。运用matlab解释该模型中的参数识别方法。 借用已有整体运动模型，并用simulink建模。

最后，惯性粘滑驱动系统实验研究方面，主要通过对比实验。分别在线面的摩擦形式下测多组速度V与稳态摩擦力Fss，并通过前文所述的识别方法，即建立一个参数向量，构造目标函数，该向量由三个摩擦参数所组成，将参数识别问题转化为使目标函数值最小的问题。由matlab中遗传算法，得到系统整体动力学的输入量Fc,Fs,Vs。 然后将参数输入模型进行仿真，与实验结果比对，得出结论。

关键词：压电陶瓷；惯性粘滑驱动；摩擦模型；微驱动；跨尺度

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-4

1.1课题背景及意义-4

1.2国内外研究现状-4

1.2.1惯性粘滑驱动平台研究-4

1.2.2惯性粘滑驱动摩擦机理研究-5

1.3研究内容-7

第二章  惯性粘滑驱动摩擦机理研究与摩擦模型8

2.1惯性粘滑驱动原理-8

2.2 摩擦模型建模-9

2.2.1各类摩擦模型-9

2.2.2 Lugre模型介绍-9

2.2.3Lugre模型的参数识别-10

2.3本章小结-11

第三章 在三种摩擦形式下的动力学建模与仿真13

3.1惯性粘滑驱动系统建模-13

3.2不同摩擦形式下的参数识别与仿真模拟-15

3.3本章小结-21

第四章 实验平台设计与比对22

4.1实验平台设计-22

4.1.1面摩擦平台设计-22

4.1.2线摩擦平台设计-22

4.2实验结果与仿真对比-24

4.3本章小结-25

第五章 总结与展望.-26

5.1论文总结-26

5.2研究展望-26

参考文献.28

致谢. . . 30