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Entwurf und Steuerung eines 6-Freiheitsgrad-Präzisionspositioniersystems

Posted on Januar 1, 2022 by admin

In diesem Beitrag wird der Entwurf und Test eines 6-Freiheitsgrad-Präzisionspositioniersystems (DOF) vorgestellt, das aus zwei verschiedenen 3-DOF-Präzisionspositioniertischen besteht, die jeweils von drei piezoelektrischen Aktoren (PEAs) angetrieben werden. Auf der Grundlage der Präzisions-PEAs und der Biegescharniermechanismen wird eine hochpräzise Bewegung erreicht. Die Konstruktionsmethodik und die kinematischen Eigenschaften des 6-DOF-Positioniersystems werden untersucht. Anhand eines effektiven kinematischen Modells werden die Transformationsmatrizen ermittelt, die zur Vorhersage des Verhältnisses zwischen der Ausgangsverschiebung der Systemanordnung und dem Umfang der PEAs-Erweiterung verwendet werden. Darüber hinaus wurden die statischen und dynamischen Eigenschaften des 6-DOF-Systems durch Finite-Elemente-Methode (FEM) Simulation und Experimente bewertet. Die Designstruktur bietet eine hohe dynamische Bandbreite mit einer ersten Eigenfrequenz von 586,3 Hz. Die Entkopplungssteuerung wird vorgeschlagen, um die bestehende Kopplungsbewegung des 6-DOF-Systems zu lösen. Um die Hysterese der PEAs zu kompensieren, wurde das inverse Bouc-Wen-Modell als Feedforward-Hysteresekompensator in der hybriden Feedforward/Feedback-Regelungsmethode eingesetzt. Schließlich wurden umfangreiche Experimente durchgeführt, um die Nachführleistung des entwickelten Mechanismus zu überprüfen.

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