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（图一）A Austauschbar&可替换 经过 零件号码 下一行
AB Airbag&安全气囊
ABE Allgemeine Betriebserlaubnis&一般操作答应证
ABS Anti-Blockiersystem&防抱死体系
MOST Media Oriented System Transport&总线体系
KKB Komplettkabelbaum&整套导线束
CTM Cabrio-Top-Modul&电子模块
ACSM Advanced Crash- and Safety Management&被迫安全性
SZT Schaltzentrum Türe&操控单元
IMIB Integrated Measurement Interface Box&丈量体系&ISPA
BKS Bremsenkühlschacht&制动冷却通道
NoS No Stock&部件 未会集安顿
M Manuelles Getriebe&手动变速箱
B Breite&宽度
REME Range Extender E-Motor Elektronik&电动马达 电子设备
RZV Ruhende Zündspannungsverteilung&独自的焚烧线圈
DC/DC Gleichspannungswandler&变换器
CAS Car Access System&快捷上车功用
ADB Aktive Differential Bremse&主动差速制动器
EU5 Europ?ische Abgasnorm 5&欧洲废气排放规范&5
CIM Chassis Integration Module&操控单元 转向柱
RLS Regen-/Lichtsensor&照明
GPS Global Positioning System&导航体系
Funk Funkfernbedienung&后视镜功用
FM Frequenz-Modulation&调制程序
SAW Shielded access to Wireless LAN Shielded Access to Wireless LAN
REX Range Extender&增程设备
D Durchmesser&直径
CVM Cabrio-Verdeck-Modul&操控单元
SLS Sekund?rluftsystem&二次空气体系
ISPA Integrated Service Processes Application&修补厂方案体系
ELA Einzelleiter Abdichtung&防潮 插头
ESA Electronic Suspension Adjustment&电子减震器调理
REMA Reversibler Elektromotorischer Aufroller&主动收卷器
FG Funktionsgruppe&功用组
AFS Active front steering D Steering
EMA-AE Elektr, Motorantrieb-Antriebseinheit&电动驱动单元
TüV Technischer überwachungs Verein&制造商证实
AHL Adaptive Head Light&自适应转向大灯
ASD Active Sound Design&音色设置
DVG Deutsche Vergaser Gesellschaft&制造商
ADS Adaptive Drosselklappen-Steuerung&自适应节气门操控体系
FU Frisch-/Umluft&出风口
DPC Dynamik Performance Control&驱动扭矩分配
DTC Dynamische Traktions Control&防滑调理设备
EPROM Erasable Programmable Read Only Memory&存储芯片&(操控单元)
RPA Reifen-Pannen-Anzeige&轮胎失压显现
RTTI Real-Time Traffic Information&长途信息处理体系
IHR Integrierte Heizungs-Regelung&集成式暖风器操控
H2 Wasserstoff&氢气
FAKRA Normenausschuss Kraftfahrzeuge&车辆专业技能规范委员会
AGM Absorbing Glas Material&铅-无纺布蓄电池
&&菜鸟修车
IWT Innerer W?rmetauscher&热量办理
FG -& Ab Fahrgestellnummer&底盘号码
AMOeK Ausgelagerter Motor?lkühler&热量办理
R Rechtslenker&右座驾驭型
HDC Hill-Descent-Control&下坡行进辅佐
BMS-K BMW Motorsteuerung K-Motor&发起机办理
OC3 Occupancy mat&座椅坐垫
CF Compact Flash&存储卡规范
NVC Night Vision Camera&夜视照相机
UG Untergruppe&分总成
SLE Speicher Lade Elektronik&操控单元 混合动力车辆
SSR Sonnenschutzrollo&遮阳卷帘
ISO Isolationsüberwachung&绝缘监控
ICOM Integrated Comminication Optical Module Integrated Comminication Optical Module
EU4 Europ?ische Abgasnorm 4&欧洲废气排放规范&4
ACEA Association des Constructeurs Européens&构造工程师协会
HSS H?henstandssensor&用于大灯光线水平调整
RFK Rückfahrkamera&倒车摄像机
RFT Run Flat Technologie&轮胎 带紧迫运转体系
MTB Mountainbike&山地车
DDC Dynamic Damping Control&半主动式底盘
RHT Retractable Hardtop&硬车顶&(可收放式)
NBK Nytril-Butadien-Kautschuk&弹性体
CHAMP Central Headunit Multimedia Plattform ??y????
RS Regensensor Regensensor
KBA Kraftfahrt-Bundesamt&联邦车辆局
GAL Geschw.abh.Lautst?rkeregelung&依据车速音量主动调理
DIN Deutsche Industrienorm&德国工业规范
SBA Sensotronic Brake Actuation&用于混合动力车的制动体系
UERSS überrollschutz&翻车维护
IBS Intelligenter Batteriesensor&蓄电池办理体系
AEGS Autarke Elektronische Getriebesteuerung&自给自足的电子变速箱操控体系
EU6 Europ?ische Abgasnorm 6&欧洲废气排放规范&6
BEV battery powered electric vehicle&蓄电池驱动的电动车
ITS Inflatable Tubular Structure&头部安全气囊
IBOC In Band On Channel&数字收音机 美规
RSI Rear Seat Infotainment&加装套件 后座区视听设备
ICAM Integrierte Kamera&摄像体系
HG Hauptgruppe&总成分组
SPEG Smart Power Electronics Gateway&车身功用操控单元
ASC+T ASC plus Traktionshilfe ASC +&牵引力辅佐体系
EMF Elektromechanische Feststellbremse&电动机械式驻车制动器
BFD Brake Force Display&制动力显现器
LDM L?ngsdynamik-Management&四轮驱动轿车上的动态行进调理
BTE Bild-Text-Einheit&图画 带零件运用信息
ACM Accessory Control Menu&备件 操作面板
SST Start Stop Taste&车辆起动
BF Beifahrer&前座乘客侧
EML Elektronische Motorleistungs Regelung&发起机功率电子操控体系
RHD Right-Hand-Drive&右座驾驭型
HPS Head Protection Sytem&安全气囊体系
LBV Lehnenbreitenverstellung&靠背宽度调整 动态
HUD Head-Up Display&坐落头上方的显现器
SLI Speed Limit Info&驾驭员辅佐体系
SAF Synthetic Axle Fluid&后驱动桥用油
HS Handschaltung Hand switch
LVM Lagerverpackungsmenge&库房包装数量
BR Babyracer Bobbycar
HF Hochfrequenz&高频
LTE Long Term Evolution&移动无线电规范
AKL Adaptives Kurvenlicht&自适应转向大灯
NBG Next Bike Generation&新一代车架
FGS Fussg?ngerschutz&行人磕碰维护设备
BVM Beh?lterverpackungsmenge&容器包装数量
Stg. Steuerger?t&操控单元
ACC Adaptive Cruise Control&自适应定速操控
BDC Body Domain Controller&主操控单元
MFL Multifunktionslenkrad&多功用方向盘
PTS Pressure Tube Sensor&压力软管传感器
SCR Selective Catalytic Reduction&废气净化 氮氧化物
MFT Multifunktionstr?ger&架梁
USB Universal Serial Bus&通用&PC&接口
DPF Dieselpartikelfilter&炭烟微粒过滤器
EWB Extended Wheel Base&加长型
MQS Micro-Quadlock-System&插接体系
FEM Front Electronic Module&操控单元
NFC Near Field Communication&无线通讯技能
RAL Reichsauschuss für Lieferbedingungen&色彩规范
VF Verkehrsfunk&交通无线电
LSC Leichtbauweise-Stahl-Compact&轻型构造
AWE Abweichungserlaubnis&差错答应
OGW Onboard-Diagnostic-Gateway&确诊接口
MOeK Motor?lkühler&发起机油冷却器
VDP Vertikaldynamikplattform&四轮驱动轿车上的动态行进调理
QL Quer- und L?ngsdynamik&动态行进调理
PT-Schr. Markenname&攻螺纹螺栓 用于塑料
EC Elektrochrom&电致变光技能
EWP Elektrische Wasserpumpe&电动水泵
BC Bordcomputer&旅程电脑
LMR Leichtmetallrad&轻质合金轮辋
NOX Stickoxid&废气
LCPA LIN-Controlled Power Amplifier&功率放大器
HA Hinterachse&后桥
TLEV Transitional Low Emission Vehicle&答应等级 低废气值
LWL Lichtwellenleiter&光缆
SOP Start of Produktion&批量运用开端
TI Technische Information&技能信息
Mü Modellüberarbeitung&改型
HSG H?r-Sprech-Ger?t&对话设备
ULF Universelle Lade- u. Freisprecheinricht.&通用充电和免提通话设备
BVA Bremsverschleiss-Anzeige&制动摩擦片磨损显现
ATF Automatic Transmission Fluid&规范 用于齿轮油
SSG Sonnenschutzglas&茶色玻璃
DVD Digital Versatile Disc&数字化多功用光盘
LHT Left Hand Traffic&左边行进
MTF Multi-Transmission-Fluid Langzeit-Getriebe?l
ESG Einscheibensicherheitsglas&安全玻璃
EWS Elektronische Wegfahrsperre&电子防驶离设备
LAZ Lagerzeit&寄存时刻
VGSG VerteilerGetriebeSteuerGer?t&操控单元
ETK Elektronischer Teilekatalog&计算机办理零件目录
KA Klimaanlage&空调器
PPS Paint Preparation System&一次性 混合烧杯 油漆
RDC Reifen-Druck-Control&轮胎压力监控
NSD Nachschalld?mpfer&后消音器
AK Ausgelagerter Kühler&清空的水箱
UPE Unverbindliche Preisempfehlung&不具有束缚效能的主张惨白
TIS Technisches Informations System&技能信息体系
RoW Rest of World&如非&ECE
DXC Dynamic X Control&四轮驱动轿车上的动态行进调理
SIP Schulungs- und Informationsprogramm&训练自学程序
I übersetzungsverh?ltnis&齿轮齿数比
DDE Digitale Diesel Elektronik&数字式柴油发起机电子伺控体系
HSR Hinterachs-Schr?glaufregelung&底盘
PDC Park Distance Control&泊车辅佐体系
GHAS Geregelte Hinterachssperre&差速锁
SRT Sun Reflective Technology&红外线反射皮革
HV High Voltage&高压体系
ROZ Research-Oktanzahl&燃油等级
VA Vorderachse&前桥
FH Fensterheber&车窗升降机
PCA Passive Car Access&快捷上车功用
PLATO Planungstool&备件方案东西
MCP Multi Contact Point&插接体系
SPnM Sitz Pneumatik Modul&操控单元 座椅舒服功用
USIS Ultraschall Innenraumschutz&车内防盗监控传感器
BT Bildtafel&图表
IKT Informations-/Kommunikationstechnologie Information/communications technology
NSW Nebelscheinwerfer&车辆照明体系
SMB Subminiatur Version B&插接体系 天线导线
RKLE Rundumkennleuchte&旋转式标志灯
AT Austauschteil&创新件
KSK Kundenspezifischer Kabelbaum&客户专用电线束
DOT Department of Transportation&美国交通部
FDC Fahrdynamik Control&驱动体系
I-ABS Integral ABS&防抱死体系
SAS SA-Steuerger?t&集成操控单元
PK Power Kit&动力 东西包
TCU Telematics Control Unit&电子信息体系操控单元
EDH Elektrischer Durchlauferhitzer&加热器
LH Left Hand Left side
SDARS Satellite Digital Audio Radio Service&卫星接纳
IHKR Integrierte Heiz-Klima-Regelung&集成的冷暖空调器调理
TMC Traffic Message Channel&交通无线电
CFK Kohlefaserverst?rkter Kunststoff&碳纤维
JCW John Cooper Works JCW
RDME Range Extender DME&发起机电子体系&REX
BSD bit-serielle Datenschnittstelle&二氧化碳办法
BFA Beifahrerairbag&前乘客安全气囊
PMA Parkman?ver-Assistent&驾驭员辅佐体系
TTS Target tracking system Ziele-Verfolgungssystem
KBB Kabelbaum&电线束
HP High Performance High Performance
EG-BE Europ. Gesamt-Betriebserlaubnis EU&运用答应证
HWS Hinweisschild Schild
CVT Continuously Variable Transmission&主动变速箱
GWS Gangwahlschaltung&主动
EKK Elektrischer Klimakompressor&压缩机
SAF. Semiaktives Fahrwerk&动态行进调理
LRR Long Range Radar&雷达体系
ESD Electrostatic Discharge&静电放电
MFS Multifunktions-Sitz&内饰
LHD Left-Hand-Drive&左座驾驭型
DSC Dynamische Stabilit?ts Control&动态安稳操控
CL Comfort Line Comfort Line
& & & & & & & &事例剖析&技能交流 材料共享&新闻资讯 修补养护
ESL Einschichtlackierung&油漆
EPS Electronic Power Steering&电动支撑的转向系
ATC Active torque control&分动器称号
LCI Life Cycle Impulse&改型
SA Sonderausstattung&特别配备
MMC Multimediachanger DVD&变换匣
PM Partikelmass&质量有关的颗粒极限值
AKKS Automatische Kühlklappensteuerung&冷却风门操控
TLC Time to Line Crossing&驾驭员辅佐体系
SGS Sitzintegriertes Gurtsystem&座椅集成式安全带体系
SAP SIM Access Profile&传输协议 蓝牙
ARI Autoradio-Info-System&交通无线电
SLP Stromlaufplan&电路图
EU3 Europ?ische Abgasnorm 3&欧洲废气排放规范&3
LWR Leuchtweitenregulierung&大灯光线水平调整
KLE Komfort Lade Elektronik&操控单元
NSL Nebelschlussleuchte&车辆照明体系
ELV Elektrische Lenks?ulenverriegelung&电动转向柱锁
HC Heading Control&辅佐体系
DKG Doppelkupplungsgetriebe&变速箱&M3
HDP Hochdruckpumpe&直接**体系
SRP Service-Reparatur-Pakete&售后效劳修补附件包
SKR Sommerkomplettrad&夏日完好车轮
DAB Digital Audio Broadcasting&数字收音机
EME Elektromaschinen-Elektronik&电动马达 混合动力车辆
SML Seitenmarkierungsleuchte&示宽灯
Kompass Digitale Kompassanzeige&后视镜功用
IMS Instant Mobility System&瞬时机动性体系
ISA Innensternangriff&螺栓技能
MAK Modular Automobil Kontakt&插接体系
SME Speicher Management Elektronik&操控单元 蓄能器办理
MID Multi Information Display&多功用信息显现器
SAV Sports Activity Vehicle Sports Activity Vehicle
FLA Fernlichtassistent&驾驭员辅佐体系
IHKRF Integrierte Heiz-Klima-Automatik + MF&集成的冷暖主动空调&+ MF
IHRF Integrierte Heizungs-Regelung plus MF&集成式暖风器操控 正极&MF
BCU Battery Change Unit DC&变压器
KW Kilowatt&千瓦
HU-B Headunit basic&继任类型&CIC
CCC Car Communication Computer Car Communication Computer
D1 Xenon-Licht&氙气灯
PDM Power Distribution Module&供电
RH Right Hand Right side
TFL Tagfahrleuchten&车辆照明体系
HFM Heissfilm-Luftmassenmesser&空气质量计
PI Produktinformation&产品信息
TLL Teilelebenslauf&零件寿数周期
IHKA Integrierte Heiz-Klima-Automatik&集成的冷暖主动空调
TPA Telematik Plattform. Accessory&长途信息处理 渠道 附件
SMG Sequenzielles Manuelles Getriebe&主动换档操控的手动变速箱
MPV Multiple Purpose Vehicle&多功用轿车
EH Elektro-Hydraulisch&电动液压操控
NAFTA North Atlantic Free Trade Agreement&自由贸易区 美国、加拿大和墨西哥
PD Paris-Dakar&轿车拉力赛
SRS Safety Restraint System / Airbag&安全制动体系&/&安全气囊
CoC Certificate of Conformity EG&合格证书
BPS BMW Premium Selection BMW Premium Selection (Marketing)
ETC Electronic Toll Collection&高速公路费用记载
QMV Quermomentverteiler&后驱动桥
AMB Ambientes Licht&车内照明灯
ISIS Integrated Service Information Server EPC&和养护数据硬件根底
NAS North American Standard&美国 解决方案&AHK
PTC Positive Temperature Coefficient&热敏电阻
EPB Elektrische Parkbremse&电动驻车制动器
SCA Soft-Close-Automatik&主动软封闭设备
AM Amplituden-Modulation&调制程序
MDK Miniatur Doppelflachfeder Kontakt&插头接点体系
GOeK Getriebe?lkühler&变速箱油冷却器
MULF MOST-univers.Lade-/Freisprecheinrichtung&充电设备&/&免提通话设备
SG Steuerger?t&操控单元
FPM Fluorpolymer-Kautschuk&弹性体
MCON Multicontakt&插接体系
COP Central Ordering Process&**订货流程
RPS Rapaid Preparation System&一次性 混合烧杯 油漆
FZD Funktionszentrum Dach&车身操控单元
MPQ Micro-Power-Quadlock&插接体系
EMV Elektromagnetische Vertr?glichkeit&抗干扰滤波器
SRR Short Range Radar&雷达体系
EAS Electronic Active Steering ???????
REP Reparatursatz&修补套件
ICM Integrated Chassis Management&操控单元
R134A FCKW-freies K?ltemittel&不含氟氯化碳的制冷剂
L L?nge&长度
FBM Functional Bookmarks&可设置的功用按钮
CBC Cornering Brake Control&转弯制动操控体系
SZL Schaltzentrum Lenks?ule&开关基地 转向柱
CSC Cell Supervision Circuit&电池监控电子设备
ASA Aussensternangriff&螺栓技能
STV Sitztiefenverstellung&座椅深度调整
AHK Anh?ngerkupplung&挂车挂钩
CIS Capacitive Interior Sensing&坐位占用辨认设备
DS Dichtungssatz&密封组件
APM Auxiliary Power Module&辅佐 功率电子设备
LED Light Emitting Diode&发光二极管
GM Grundmodul&根本模块&(GM)
DWA Diebstahlwarnanlage&防盗报警体系
AVM Automatischer Video-Multiplexer&驾驭员辅佐体系
RWS Richtwinkelsatz&车身 矫直体系
AGR Abgasrückführung&废气再循环
AKS Anpress-Kraft-Steuerung (Wischer)&压紧力操控&(刮水器)
RTTM Real-Time Tracking Modul&长途信息处理体系
AC Air Conditioning&空调器
ECE Economic Commission for Europe&特别的目录版别
EBA Einbauanleitung&设备阐明
TRSV Top Rear Side View&操控单元
JPT Junior Power Timer&插头接点体系
HOD Handsoffdetection&操控单元
SDB Sicherheitsdatenblatt&安全数据单
CD Compact Disc&光盘
EKP Elektrische Kraftstoffpumpe&燃油泵
SBK Sicherheitsbatterieklemme&蓄电池接线柱
CAK Crash Aktive Kopfstütze&磕碰主动式头枕
MF Mikrofilter&微尘滤清器
IHKAF Integrierte Heiz-Klima-Automatik + MF&集成的冷暖主动空调&+ MF
CSIC Carbon fiber reinforc. Silikon Carbide Carbon&陶瓷 制动体系
AUC Automatische Umluft Control&主动车内空气循环操控
FCKW Fluorchlorkohlenwasserstoff --&R12&氯氟烃
CIC Car Infotainment Computer Communication Center
OBD On-Board-Diagnose&确诊体系
EU2 Europ?ische Abgasnorm 2&欧洲废气排放规范&2
REM Remote Equipment Module&操控单元
FRM Fussraum Modul&车身功用操控单元
MLK Mini Lamellen Kontakt&触点插接体系
MASK Multimedia Audio System Kontroller&多媒体音频体系操控器
KAT Katalysator&废气触媒变换器
SLK Sensor Lamellen Kontakt&触点插接体系
DSP Digital Sound Processing&数码音响处理器
AHPS Advanced Head Protection System&拓展型安全气囊体系
HU-H Headunit high&继任类型&CIC
AGS Adaptive Getriebesteuerung&自适应变速箱操控体系
LVDS Low Voltage Differential Signal&迅速数据传输
LSK Laststrom-Kontakt&插接体系
& & & & & & & & &&
KaFAS Kamerabasierende Fahrerassistenzsysteme&辅佐体系
MSA Motor-Start/Stop-Automatik&二氧化碳办法
ASC Automatische-Stabilit?ts-Control&主动安稳操控
TCB Telematics Communication Box&操控单元 电话
SRD Supply and Replenishment Dealership&部件补给体系
UBS Unterbodenschutz&底部维护层
AE Austauschbar/Entfallen&替换&/&撤销符号
ICS Indoor communication system Indoor communication system (Marketing)
SW Schlüsselweite&扳手开口度
RSC Runflat System Component&轮胎 带紧迫运转体系
LOM Licht-Optik-Modul&蓄电池监控
CAN Datenleitung-Bordelektronik&数据导线 车载电子设备
AGD Ansaugger?schd?mpfer&进气消音器
DFBS Dieselfehlbetankungsschutz&避免过错的油箱加油
AHM Anh?nger-Modul&电子模块
DFK Doppel-Flachfederkontakt&插接体系
FBAS Farbbild-Austast Sychronsignal&五颜六色画面信号
KG Kurbelgeh?use&曲轴箱
CKD Completely Knocked Down&彻底分化的车辆
SRA Scheinwerferreinigungsanlage&大灯清洁设备
R12 FCKW-haltiges K?ltemittel&含氟氯化碳的制冷剂
HAG Hinterachsgetriebe&后驱动桥
KB Kraftbegrenzer&安全带体系
EVO Evolution&进一步开展
DME Digitale Motor Elektronik&数字式发起机电子伺控体系
EMCD Electro-Magnetic Control Device&悬挂离合器
PTT push to talk&语音输入
VHT Versenkbares Hardtop&硬车顶&
ALC Adaptive Light Control&自适应转向大灯
SAZ Sonderausstattung Zubeh?r&挨近批量生产的备件
PGS Passive Go Steuerger?t&驾驭员辨认体系
CID Central Information Display&**信息显现器&(CID)
KAFAS Kamerabasierende Fahrerassistenzsysteme&驾驭员辅佐体系
MAM Mindestabnahmemenge&最小定购量
HD Heavy Duty&恶劣的工作条件
VDC Vertical Dynamic Control&行走机构技能
FSC Freischaltcode&启用代码
ARS Aktive Rollstabilisierung&侧倾抵偿
RSE Rear Seat Entertainment&加装套件 后座区视听设备
RDS Raddrehzahlsensor&车轮转速传感器
UCX Unit Charging Extension&操控单元 充电&ACDC
GTO Gate Turn Off&车库开门器
BMS-CII BMW-Motorsteuerung C-Motor&发起机办理
PLCD PermanentmagnetLinearContactlessDisplace&传感器 怠速辨认
ROC Roll Over Control&翻车维护
GSM Global System for Mobile Communication&通讯体系
AKF Aktiv-Kohle-Filter&活性碳过滤器
KM Kühlmittel&冷却液
PEU Power Electronics Unit&总成 分电器及主电线束
OCS Outdoor communication system Outdoor communication system (Marketing)
DBC Dynamic Brake Control&动态制动操控
HVS Hochvoltspeicher&高压储能器
DC Direct Current&直流电
EDC Electronic Damper Control&电子减震操控设备
Indi. Individual&个性化
AW Arbeitswert&工时单位
E-Masch. E-Maschine&电动机
SI Service-Information&效劳信息
FCD Floating Car Data&实时交通引导体系
SBT Service-Information BMW Technik&修补信息 技能
FBD Fernbedienung&遥控器
BMS-E BMW Motorsteuerung E-Motor&发起机办理
PEB Power Electonic Box&功率电子设备
SZ Sonderzubeh?r&特别附件
E Entfallen&撤销&(不再供给)
FRU Flat Rate Unit&工时单位
PTO Power take off&分动器称号
LIM Lade-Interface-Modul&充电模块
CBU Completely built up&部件规模 本地 已弥补
HSD High Speed Data&迅速数据传输
PCM Phase change materials Funktionsmaterial
Bi-Xenon Abblend- und Fernlicht&近光和远光灯
LIN Local Interconnection Network&操控单元联网
PAV/PAX Pneu Acrosach Vertical&轮胎防爆胎辅圈
POI Points of Interest&爱好点
EKMV Elektr. K?ltemittelverdichter&空气调理设备
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宏微结合双重驱动的高精度定位系统的研究
摘 要 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．－ ． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．摘要随着科学技术的进步，Ｉ 后封装、半导体超精密加工 、生物芯片的备 　　　　 Ｃ 制等领域迫切需要大行程 （ 厘米级 ） 、高精度 的精密 （ 亚微米及纳米级 ）定 位系统。综合满足机器人的性能，实际上是一个很复杂的控制问题，比如机 器人在提高速度的同时，轨线跟踪精度要受到影响；减小 自重最好选用轻质 材料柔性连杆，但这种结构在高速运动时产生的形变和振动又会影响机器人 的性能；采用压电等智能材料的微位移驱动器，其运动行程又受到限制。利 用传统的定位系统实现起来具有成本高、精度、速度、行程无法兼顾等无法 克服的缺陷，采用宏／ 微结合的方式是有效地解决以上问题的方法之一。 用宏动机构完成系统的粗定位 ，扩大了系统的运动范围，提高了运动速 　　　　 度，用微驱动器完成高精度和高灵敏度的精定位，可以有效地提高系统的频响、分辨率和定位精度，减小末端有效惯量，且能保证系统具有较高的响应 速度 。宏微结合降低了成本，提高了效率。宏／ 微双重定位系统具有大范 围、高速高精度、低成本、大频响等优点。宏／ 微双重定位系统的应用领域为：主动柔顺、高速高精度运动控制、精密作业和空间机械手。 本文建立了一套双重驱动的高速高精度系统：宏动采用永磁交流伺服直 　　　　 线电机，微动采用压电陶瓷驱动的平行板机构，利用精密光栅尺做系统的全 闭环位移反馈的检测。直线电机省掉了从旋转运动到直线传动的转换环节， 可 以最大 限度地消除 由机械传动机构的误差、摩擦以及爬行现象带来 的定位 误差，并且永磁同步电机结构简单、效率、推力体积比大等优点，在精度、 Ｊ 决速性 、耐久等方面具有 明显优势 。由于压 电陶瓷具有体积小、分辨率高、 频响高、输出力大、换能效率高、低功耗、不发热等优点，在具有纳米级定位的微动机器人系统中作为微位移器件被广泛应用。微动机构的支承或导轨 副为满足无机械摩擦、无间隙、具有较高的位移分辨率的要求，大都采用基 于弹性变形原理的弹性位移传递机构来保证定位精度和重复精度。纳米级的 定位系统的传动副中的柔性铰链是一种结构紧凑、体积小、无机械摩擦、无间隙的传动导向机构，具有高精度和高稳定性的特点。精密光栅尺具有机构 结构、光路、电路和数据处理方面都比较简单、体积小、成本低 、易于集 成。光栅式微位移传感器具有量程宽、分辨率高、抗干扰能力强等优点，是 一种比较理想的微位移传感器。 分析 了宏动 　　　　 、微动系统的数学模 型，建立 了宏厂 微结合 的动力 学模 型 。哈尔滨工业大学工学博士学位论文对微动机构利用有限元进行了 Ａ Ｓ Ｓ分析设计，求得固有频率、应力、应 ＮＹ变。在控制方面直线电机采用了增量式 ＰＤ 　　　　 Ｉ 、单神经元 自适应 ＰＤ 控制方 Ｉ 法；微动机构采用了增量式 ＰＤ Ｉ 、模糊推理 自校正 ＰＤ、单神经元 自适应 ＩＰＤ 控制方法；宏／ Ｉ 微结合时采用了滑模变结构控制方法进行了控制。单神 经元作为构成神经网络的基本单元，具有自 学习和自 适应能力，而且结构简单而易于计算。而传统的 ＰＤ 调节器也具有结构简单、调节方便和参数整 Ｉ 定 与工程指标联系密切等特点。若将这两者结合，则可以在一定程度上解决 传统 ＰＤ 调节器不易在线实时整定参数、难于对一些复杂过程和参数慢时 Ｉ 变系统进行有效控制的不足。模糊 自 适应控制的工作原理如下：计算机根据 参考输入和反馈信号，计算实际位置和理论位置之间的偏差以及当前的偏差 变化速度，在模糊推理器中借助模糊经验进行模糊推理，模糊推理器输出Ｐ Ｉ Ｄ控制器的比 数， 系数 微分系 即 调 式中 ，　 例系 积分 和 数， 实时 整 的ｋ（ ， ｎ ）　ｋｎ，　 ｎ， ，） ｋ（ 把它们作为当前控制器的 （ 　ｄ） 参考进行 Ｐ Ｉ Ｄ控制，由 于每一次控制时控制器的参数都是根据具体控制情况进行实时修正的，因而能够做到控制作用 的最优 。最后进行了系统的实验研究，通过对大量实验结果的对比分析，验证了 　　　　 双重驱动的有效性，实现了大行程、高速、高精度、高分辨率等性能。 关键词 双重驱动定位系统；直线电机；压电陶瓷；微动机构Ａｂ ｔ ｃ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ｓｒ ｔ ａ．．． ，，， ，，， 目 ．， 叫． ，．Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃＷｉ ｔｅ　 ｅ ｐ ｅｔ　 ｃ ｎｅ　 ｔｃｎｌ ｙ ｔｅ ｒ ｇｅｔ　 ｄ ｏ 　　　　 ｄｖｌ ｍ ｎ ｏ ｓｉ ｃ ａｄ　 ｈｏ ｇ，　ｒ ａｅ　 ａ ｎｅｓ　 ｔ ｈ ｅ ｏ ｈ　 ｆ　ｅ ｎ ｅ ｏ ｈ 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ａｄ　ｖｎ ｇ ｏ ｄａｄｉ ｎ　ｈｉ ｅ ｔ ｄａ ａｔ ｅ　 ｈ　ｅｄ ｅ ｉ ｌｙ　 ａ ａｔ ｅ　 ｕｌ ｒ ｅ ｔ ｎ ｕ，　 ｕｌ　ｉ ｈｇ ｓ ｅ ａ ｂ ｉ ｎ ｄ ａ ｆ　 － ｖ ｅ ｑ ｈ ｃ ｅ　 ｃｖ ｉ ｐｈ ｈ　ｃ ｉ ｒ ｏｈｓ　ｆ ｍ ｎｅｏ ｌｇ ｄ ｐ ｃ ｅｔ ｉ ｐ ｃｉ ，　 ｉ ｐｅｉｏ ｏ ｔ　ｐｒ ｒ ａｃｓ　ａ ｅ　 ｌ ｅ ｎ ｈ ｈ　 ｉｏ ｈ ｈ ｇ ｒ ｓ ｎ　 ａ ｅ ｏ ｂ ｆ　 ｉ ａ ｍ ，　 ｒ ｓ ｎ ｉ ｒ ｓ ｇ ｅ ｇｉ ｖ＿Ａｂ ｔ ｃ ｓｒ ｔ ａｓｅｄ ｈｇ ｒｓｌ ｉ ． ｐｅ ，　 ｅｏ ｔ ｎ ｉ ｈ　 ｕ ｏＫｅｗｏｄ ｄａａｔ ｅ　 ｉｏｉｇ　ｔ ｌ ｅｒ　ｔ ，　 ｚ ，　ｃ ｍａｈ ｅ ｙ ｒｓ　 ｌ　ｖ ｐｓｉ ｎ ｓｓ ｍ，　 ａｍ ｏ ｐｅｏ ｍ ｒ ｃｉ ｕ ｃ ｉ ｏ ｔｎ ｙ ｅ ｉ ｎ ｏｒ ｉ ｉｏ　 ｎｖ第 Ｉ 绪论 章第 １ 绪论 章１１引言随着科学的发展和技术的进步，很多应用领域都对定位系统的精度提出 　　　　 了更高的要求。针对 Ｉ 制芯关键装备 （ ｃ 分布光刻机等） ｃ 后封装设备等 、Ｉ对高速高精度作业系统的实际需求，研制宏／ 微结合双重驱动的高速高精度定位系统，各种微位移微定位机构应运而生［， １３ ，１现代光学系统中精密调焦 ２系统、光路调节系统、透镜姿态和位置的精密调节系统都十分需要大范围高 精度的定位机构。生物工程是当今的一门崭新的学科，现代科学的发展要求 随意捕捉和释放单一游离细胞或向细胞体内注入和拾取某一成分，并实现大范围的搬迁，同时还能测定和记录细胞生物电参数，游离细胞捕捉仪就是为此目的研制的，对只有几微米的细胞来说，关键动作是接近细胞时的精密微 调，要求分辨率达几十纳米，能完成大距离的搬迁，又具有较大行程的微进 给机构，这套仪器将在生物、遗传工程、医学、发育等研究中具有广泛的应 用前景。随着定位系统的应用领域深入到微电子封装与组装、高速精密加工与装配的柔性制造系统、生物芯片制备、大范围高速扫描装备等方面，人们 对定位系统性能指标提出越来越高的要求，不断追求定位系统的高速度、高效率、高精度，同时还希望其机构轻型化、结构紧凑、成本低等。然而，随着定位系统运动速度的不断提高，使得定位系统惯性力 （ 与转速的平方成正 比）增大，惯性力变化的频率也随之加大；定位系统重量的减轻，构件柔度 的加大，使得系统易于产生弹性变形和振动。同时，定位系统运动速度的提 高，激振频率上升；定位系统构件柔度的加大，系统固有频率下降。随着激 振频率和固有频率的接近，系统会出现较强的振动现象，既破坏定位系统的 运动精度，又影响构件的疲劳强度，并加剧运动副中的磨损。高精度定位与 轨迹跟踪希望定位系统运动平缓，而高生产率又希望定位系统高速往复运动 并高速起停，如何较好地解决上述这些矛盾，实现高加速度高频率定位系统运动系统的精密定位与跟踪已成为当前定位系统发展中的一个巫待解决的问 题。因此，高速高精度定位系统的设计与控制技术逐渐成为定位系统研究和应用领域中的热点之一。 随着科学技术的进步，人们迫切需要大行程、高速、高精度的精密宁位 　　　　哈尔滨工业大学工学博士学位论文技术和有效的振动控制技术。综合满足定位系统的性能，实际上是一个很复 杂的控制问题，比如定位系统在提高速度的同时，轨线跟踪精度要受到影 响；减小 自 重最好选用轻质材料柔性连杆，但这种结构在高速运动时产生的 形变和振动又会影响定位系统的性能；采用压电等智能材料的微位移驱动 器，其运动行程又受到限制。人们试图从更广的角度探索提高定位系统的综合性能，宏／ 微定位系统“１ ａｏ ｉｏ　ｎ ｕｔ Ｓｓｍ 或 Ｍ ｃ－ ＇Ｍ ｃ－ ｃ Ｍ ｉｌ ｒ　ｔ ５ ｒＭ ｒ ａｐａ ｙｅ （ ｏ ａｏ ｒＭｎ ｕｔ Ｓｓｍ是其中 ｉｐｌｏ ｙｅ） ｉ ａｒ　 ｔ 的一种策略。宏／ 　　　　 微操作器系统的概念的前身由 ＡＳａ ｎ１ ２ ． ｒ ［ ０世纪 ８ ｈ ｏ６ 在 ０年代中期提 出的，在此之前，人们已经在不同的场合下采用了这种方法［１ ７ ，如打毛 ， ８刺、表面跟踪等。宏／ 微又称为粗／ （ｏ ｓｉ ） 精 ｃａ－ ｅ　 ｒｆ 、全范围 局部 （ｌ ａ ｎ ／ ｇ ｂｌ ｏ －ｌ ａ ，意义都是一样的。宏／ ｏｌ ｃ） 微定位系统是指一个小的机械手附在一个大的 机 械手 的末 端 ，大 的机械 手 以地 面作 为参考 ，称为宏机械手 （ ｃ Ｍａｒ ｏＭ ｎｕｔ） ａｉ ｌｏ ，小的机械手以大的机械手为参考， ｐ ａｒ 拥有完全的自 度，称为 由微机械手 （ ｉｏ　 ｎ ｕ ｔ ） Ｍ ｃ Ｍ ｉ ｌｏ 。用宏动机构完成系统大范围、高速度的粗 ｒ ａｐ ａ ｒ 定位，用微驱动器完成高精度和高灵敏度的精定位，可以有效地提高系统的 分辨率和定位精度，减小末端有效惯量，并且能保证系统具有较高的响应速 度［４ 宏／ ９ ］ 微定位系统具有大范围、高速高精度、 － １ 低成本、 大频响等优点。１２本研究课题的学术背景及其理论与实际意义 ．高速和高精度本身就是两个相互制约的指标，在大多数系统中，提高其 　　　　中的一项要求，往往会造成另一项指标的降低。目前，对于大行程的高速 、 高精度定位系统，主要通过以下两种方法用来实现：（ ）传统定位技术依靠工作台自身的精度来保证。改善系统外部环 　　　　　　 １ 境，同时提高系统各组成部分的精度。这种方法控制比较简单，但会导致系 统成本的提高。如把系统置于恒温、恒压、隔振的工作环境中；采用高精度 的机械传动环节，如精密轴系、精密齿轮系等：研制、设计选用高性能伺服 电机、复杂的控制算法、高品质伺服控制系统。 （）基于宏／ 　　　　 微双重驱动的思想，将系统划分为宏动和微动两个部分， ２ 用宏动定位系统完成系统的粗定位，用装在定位系统末端的微操作器补偿系 统的定位误差，完成高精度和高灵敏度的作业。其基本原理是用精密的传感 器测出主定位系统的粗定位误差， 然后由 控制系统控制微操作器产生附加补偿运动，从而减小系统的定位误差，提高系统定位精度。采用这种宏／ 微双第 １ 绪论 章重驱动的定位系统不但可以有效的提高定位系统的分辨率和定位精度，且能 保证系统具有较高的响应速度。宏／ 微双重驱动技术是目前实现大行程、高 速、高精度定位系统的一种有效策略。因此，基于宏／ 微双重驱动的高速高 精度定位系统越来越受到国内外重视。德国、美国、韩国、日本等发达国家 在２ ０世纪 ７ ０年代就开始了这方面的研究工作。我国在这方面虽然起步较 晚，但上海交大、哈工大、国防科技大学和东南大学等单位都进行了卓有成 效的研究。以下就着重介绍一下宏／ 微双重驱动高速高精度定位系统的国内外研究现状 。１３国内外研究状况 ．图 １１是韩国一所大学研制的宏／ 　　　　 － 微操作定位系统。该系统的宏动部分是以滚轴丝杠为主体的伺服系统，微定位部分由压电陶瓷驱动 。他们设计了 一种基于动态补偿的双环控制算法，并在包括显微操作的各种实验环境下进 行了测试，取得了令人满意的效果。图 １ － ２是美国加利福尼亚州研制的宏／微结合的定位系统装置［ 。 ［ 宏动部分由 １ ５ １ 超声波马达构成直线伺服电 机，微动部分由压电陶瓷驱动，以确保运动的精确性，分辨率达到小于 ５ｍ。图 ｎ１ － ３是韩国汉城国 立大学研制的宏／ 微双重驱动的系统框图［ ， ［ 宏动采用滚 １ ６ １轴丝杠完成大行程的运动，微动采用压电陶瓷驱动，进行精密定位，使用激 光干涉仪作为两工作台的闭环控制位置反馈 ，精度达到 ｌ　 Ｏｍ，行程 ｎ ２０ ｍ。瑞士联邦科学院下属 的定位系统研究院研制了一套基于双重驱动 ０ｍ 原理的定位系统系统，系统外观如图 １ － ４所示。它的微操作部分由柔性铰链 和电磁线圈激励源组成，并被安装在工作台末端点，有效的减小了宏／ 微系 统之间的动态干扰。实验证明，当宏动部分仍然处在运动中时，这个系统的 微定位部分就能够很快的达到目 标位置并保持稳定［ 。日 １ ７ 本日 ］ 立制作所研制的 ＸＹ０ － 三自由 － 度微动工作台 如图 １ ） 用于投影光刻机和电 （ －， ５ 子束曝光 机，粗动台行程为 ２０　 ０ ｍ， ５ Ｘ　 ｍ 位移分辨率为 ０ ［ ，三自由 ２ ５ ．ｍ ５　 Ｌ 度的微动工 作台 被固定在粗动台 Ｘ Ｙ方向 上， ，　 行程为 ２｝ ， ０ｍ 位移分辨率为 ｌ　， ｔ Ｏｍ 角 ｎ 度行程为 １ｍａ， ． ｒ 分辨率为 １　ｏ ４ ｄ ［ ｄ　 ｔ ｒ ａ 图１ 为电 　　　　 致伸缩大行程超精密平面微驱动器［ ， － ６ ［ 该驱动器根据仿生学 １ ８ １ 原理，采用两维大行程联动机构，运动范围 ｌ　 ，最大步距 ５｝ ，最小 Ｏｍ ｍ ０ｍ ｔ 步距 ０ １ｍ。图 １ － 是两维大行程超精密工作台的 ．｝ ０ －ａ ６ 机构动作原理图。 ， ＡＢ 是通过两组柔性铰链（ Ｉ ２和（ ｓ ４联接的两个的动部件，（） Ｋ， ） Ｋ， ） Ｋ Ｋ １和
第 Ｉ 绪论 章表１ 　　　　　　　　　　　　　　 － １微操作手的研究状况Ｔ ｂｅ　 Ｒ ｓａｃ ｓｕｔ ｎ ｏ ｍ ｃｏ ｎｐｌｉｎ　 ａｌ １１　 ｅｒ ｉ ａ ｏ ｓ　 ｉ ｍａｉｕ ｔ ａｍ 一 ｅ ｈ　 ｉ ｔ ｆ　 ｒ ａｏ ｒ研究单位 日 本东京大学德国１ 性能指标 宏动 ５自由度 微动 ３自由度原理压电驱动Ｉ ｝结 构｝应 用左右手和 可运 动的底座分子排列、文 字雕刻 　　自由度 ３ ｘ 叠堆型压 电陶 尺 寸 ： （ ６ ，　 ， ｙ Ｄ ０Ｘ ９ ０ 运动范围：４０ 瓷 ３协 ｎＩ美国 日本 日立分辨率 ５ｍ ｎ 压电陶瓷驱动 微动 ３ 自由度，ｘ ， ｙ行程 ２ ｕｍ 分辨率 ０　 ，１ ｍ 角度分辨 ０ ， ｎ率 １　 Ｉｍ ｉ　 哈工大 哈工大 哈工大投 影光刻 机 和 电子束曝光机最小步距 ５ ｕ 仿生学原理 ０　ｍ两维联动机构微装配 微装配分辨率 ＸＹ ，２ ｎ ， ：　ｍ ０ｍ Ｚ ４ ｎ压电陶瓷管分辨率：５ｍ ｎ 行程： ０　 ２ｕ ｍ压电陶瓷叠堆平行板机构高速高精度 Ｉ Ｃ封装１． ．１微操作器的研究 ４随着科学家和工程技术人员对微观领域研究的不断深入，将越来越多地 　　　　 需要各种类型的微型精密器件和精密狈量装置。目 」 前工业化生产中超大规模集成电路线宽达 ０ ５ｍ，　 图形制作设备的校准和曝光及定位精度达 ．１ Ｉ ３１ Ｃ５ｍ 加 中 的 位 度 ｌ， 标 床 定 精 约 １１０ ０ ， 工 心 定 精 为２ 坐 磨 的 位 度 为１ ２ ｎ ｔ ｍ ｔ４ ｍ １　１ ．１微操作器的分类 微操作器根据微位移的机理可分为两大类：机械式 ．１ ４． 和机电式；根据工作原理分为六大类：机械传动、弹性变形、受热变形、磁 致伸缩、电磁型、电致伸缩等。 （ ）机械传动式微位移机构 机械传动式微位移机构是一种古老式机 　　　　　　 １ 构，在精密机械与仪器中应用广泛。由于机构中存在机械间隙、摩擦磨损以 及爬行等，运动灵敏度、精度很难达到微米级精度，只适用中等精度。 （）弹性变形微位移机构 弹性变形微位移机构分为弹性缩小机构和杠 　　　　 ２ 杆式缩小机构。弹性缩小结构利用两个弹簧的刚度比进行位移缩小，对于步 进状况的输入位移，容易产生过渡性的振荡，所以不适于动态响应 的条件； 杠杆式位移缩小机构虽然能通过连接数级杠杆而得到大的缩小比，但其定位
哈尔滨工业大学工学博士学位论文永磁交流直线伺服电机应用的策略如下： 　　　　 （ ）传统的控制策略 传统的控制策略如 ＰＤ 反馈控制、解祸控制 　　　　　　 １ Ｉ 等，在交流伺服系统中得到了广泛的应用。其中 ＰＤ 控制算法蕴涵了动态 Ｉ 控制过程中的过去、现在和将来的信息，而且其配置几乎为最优，具有较强 的鲁棒性，是交流伺服电动机驱动系统中最基本的控制形式，其应用广泛， 并于其它新型控制思想结合，形成了许多有价值的控制策略。 （ ）现代控制策略 在对象模型确定、不变化且为线性，以及操作条 　　　　　　 ２ 件、运行环境确定不变的条件下，采取传统控制策略是简单有效的。但在高 精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象的结构与参数变化、各种非线性的影响、运行环境的改变以及环境干扰等时变和不确定因素，才能得到满意 的控制效果。因此现代控制策略在直线伺服电动机控制的研究中引起了很大 的重视。 自适应控制：对于直线伺服 电动机特性参数的缓慢变化这一类扰动及其 　　　　 它外界干扰对系统伺服性能的影响，可以采用 自 适应控制策略加以降低或消 除。 变结构控制：变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表 　　　　 现为控制的不连续性。由于滑动模态可以进行设计， 且与控制对象参数及 扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对参数及扰动变化不敏感、 无需在线辨识与设计等优点。因而在伺服系统中得到了成功的应用。但抖振 问题限制了它在某些场合的应用。 鲁棒控制：针对控制对象模型的不确定性 （ 　　　　 包括模型的不确定性、降阶近似 、非线性的线性化、参数与特性时变、漂移、工作环境与外界扰动 等） ，设法保持系统的稳定鲁棒性和品质鲁棒性。 预见控制：所谓预见控制是指对 目 　　　　 标值的过去、现在、未来和干扰信号 的未来情况完全知道的情况下，使 目标值与被控量间的偏差整体达最小。预见控制伺服系统是在普通伺服系统的基础上附加了使用未来信息的前馈补偿 后构成的，它能极大地减小目 标值与被控制量的相位延迟。（ ）智能控制策略 对控制对象、环境与任务复杂的系统宜采用智能控 　　　　　　 ３ 制方法。模糊逻辑控制、神经网络和专家控制是当前三种比较典型的智能控 制策略。其中模糊控制器专用芯片已商品化，因其实时性好、控制精度高， 在伺服系统中已有应用。神经网络从理论上讲具有很强的信息综合能力，在计算速度能够保证的情况下，可以解决任意复杂的控制问题，但 目前缺乏相 应的神经网络计算机的硬件支持，其在直线伺服中的应用有待于神经网络集第 Ｉ 绪论 章成电路芯片生产的成熟。专家控制一般用于复杂的控制过程中，在伺服系统 中的研究较少。预计在不远的将来，智能控制策略必将成为交流直线伺服系 统中重要的控制方法之一。１． ．３双重驱动的控制 ４文献［ ］ 　　　　 ３ 指出：宏／ ５ 微机械手的控制比较普遍地采用 “ 补偿”思想，即宏 机械手完成粗运动，通过微机械手的高速精确运动补偿宏机械手的形变和运 动误差。补偿的方式主要有下面 ３ 种。 １ ．１静态补偿 Ｔ Ｙｓｉ ｗ ．３ ４． ．　 ｈ ａ ａ提出了一种控制策略，通过修改微机械手 ｏ ｋ 的关节期望值来补偿宏机械手形变而产生的末端误差。这种控制算法没有考 虑动力学模型。 １ ．２动力学补偿 这种控制策略的基本思想是将宏机械手的任务和微机械 ．３ ４． 手的任务分解，宏机械手实现关节空间控制方法；通过动力学求逆计算微机械手的控制力矩。１ ．３综合补偿 Ｙ ｉ 在 Ｔ ｏ ｉ ｗ ．３ ４． Ｙｍ ． ｓ ｋ ａ动力学补偿的基础上，将预测控制 Ｙ ｈａ的思想引入宏／ 微定位系统的控制，宏机械手采用预测控制，微机械手同样 采用动力学求逆的方法计算关节力矩 。 宏／ 　　　　 微定位系统的应用和优点： （）主动柔顺 　　　　　　 定位系统的很多作业 （ １ 装配、切割、研磨）都需要与环 境接触，定位系统与环境接触后的运动称为受限运动。受限运动情况下，单 纯的位置控制已不能满足要求，还需要控制定位系统与环境之间的接触力， 比如定位系统切割玻璃，刀头必须有足够的力完成切割，但力的大小必须得 到控制，不能损坏玻璃和工件。遇到凹凸或 曲面，必须进行调节。一般情况 下，定位系统在位置控制方向应该有较强的刚性，以保证足够的位置精度， 在 力 控 制 方 向应 表现 出较 强 的柔 性 ， 实现 定 位 系 统 的柔 顺 控 制 。ＭＨ ａｅ ［ａ Ｊ．ａ，　ｏ ｎ　 不 的 度 讨 受 情 下 ．Ｒｉｒ３ ｎ ． ｒ Ｎ ｇ ［从 同 角 探 力 限 况 定 ． ｂｔ　 ｄ　 ｉ ． ｅ ３ ６ Ｊ ｊ Ｈ ｌ Ｃ ７ ］位系统的控制问题，Ｒ ｉ ｒ ａｅ ｂ ｔ按人为约束和 自 然约束对定位系统的工作任务 进行分解，在某些方向实现位置控制，某些方向实现力控制，影射到关节控 制空间，实现位置／ 力混合控制。Ｈ ｇｎ则通过位置与力的动态关系一一阻 ｏｅ抗，通过位置调节实现力的调节，达到定位系统柔性控制的目的。不管是混 合控制还是阻抗控制，为了保证柔顺性能，在定位系统的末端装上力传感 器，引入力直接反馈是必要的。引入力的直接负反馈后，系统在高频段出现不 ［４，　 ．　ｅａ ＳＤＥｐ ｇ １通 一 接 动定 系统的 稳定１１ Ｈ ＣＦ ｗｒ　 ．　ｐｉｅ４ 过 直 驱 位 １１　 ｌ ｎ ．　ｎ ｒ　 － ．　 ｏ ｄ　 １ １哈尔滨工业大学工学博士学位论文频带试验验证力高频段力控制的不稳定性存在。目前定位系统的频带一般很低 （ 几赫兹或几十赫兹）， 通过控制策略拓宽系统的频带已经很有限。宏／ 微定位系统减小末端有效惯量、扩充频带，能够提高力与位置协同控制的能力［ｏ　Ｎｇ ｌ研究了 微定位系统的阻 ４ Ｋ ａ ｒ１ ２ ．　ａ４ １　 ３ 宏／ 抗控制， 末端自 然频率是宏机械手自 然频率的 １ ０倍，末端有一外力作用时通过微机械手小范围的运动快速 调节末端作用力。 ．　ｈ ａ ａ４ Ｔ Ｙｓｋｗ ［研究了 “ ｏｉ ４ １ 柔性宏机械手／ 刚性微机械手”结 构宏／ 微定位系统的位置／ 力混合控制。柔性机械手 由于形变和形变引起的振动，位置／ 力协调控制性能受到限制，许多学者都提到这一点。Ｔ Ｙ ｓｉａ ａ ．　 ｈｋｗ ｏ 设计将 一两关节 （ 一个旋转关节、一个棱柱形关节）的刚性机械手和一旋转关节的柔性机械手 （ 长臂）构成宏／ 微定位系统系统，宏机械手实现大范围 的位置控制以及一直由于形变而产生的振动，微机械手实现精确的位置和力 调节。实验结果表明在 ２ ｍ ｓ ． ／运动速度下，力和位置的动态性能均较好。 ５宏／ 　　　　 微定位系统 ，宽频带 以及微机械受运动的灵活性，能够实现定位系 统的柔顺控制。 （ ）高速高精度 　　　　　　 许多作业定位系统都要求按给定的轨迹运动，比如画 ２ 图、异型切割等。低速运动时的轨迹跟踪精度通过设计控制器可以达到理想 的结果，但定位系统高速运动时的轨迹精度问题始终没有得到很好的解决， 一个很重要的原因就是受定位系统频带的限制，高速运动时容易产生振动， 跟踪曲线时，大 曲率位置定位系统响应慢。宏／ 微定位系统系统频带加 宽，动态性能主要取决于微机械手的动态性能。微机械手可以设计实现快速精确 调节，宏机械手可以保证机械手的工作范围。由于微机械手拥有完全的自由 度和特性，可以引入高精度的定位技术，比如激光驱动。在宏／ 　　　　 微定位系统用于轨迹跟踪方面， ｉ１ ，　ｏ ｉ ｗ［４进行 ＷＹ ４ Ｔ ｓｋ ａ６ ］ Ｍ １ ． ｈ ａ ４７ １ Ｙ ，了探索。他们的侧重点是研究宏／ 微定位系统的轨迹跟踪控制。（） 　　　　　　 ３ 精密作业 定位系统用于ｈ 级精密作业的讨论不多，原因之一是 ｕ ｍ多连杆机械手的强藕合强非线性，关节空间的微小误差就有可能导致定位系统末端大的误差，定位系统很难实现ｐ 级精密作业；同时，如果要保证定 ｍ 位系统的机械加工精度到Ｊ ｉ ｍ级，即使可能，加工成本也是很高的。宏／ 微定位系统，可以将机械加工的重点集中在微机械手上，微机械手可以采用独立 的驱动方式，可以设计加工得非常精密，利用宏机械手支撑平台，微机械手可以 现精 位 调节。 ．　ｋ ｏ８ 计了 通 控 子 射 行 实 确的 置 ＴＮｒｉ ［设 一 过 制电 发 来进 ａ ｙ４ ｉ ］金属表面处理的宏／ 微定位系统 （Ｄ Ｅｅｒ ｉｈｎｅ　ｃｉｎ ）， Ｅ Ｍ： ｃｏ ｓ ａｇ Ｍ ｈ ｉ 要处理 ｌ ｔｄ ｃ ａ ｎｇ的工件放在工作台上，宏／ 微定位系统的作用是移动电极到工作台的上方，第 １ 绪论 章并保证电极与工件的距离为一恒定常数，误差不能超过 ｌｗ 。实验中的宏 ｏｍ机械手具有六个 自由度，微机械手具有一个 自由度。实验结果表明末端误差可以 控制在 ８　 以内，满足 Ｅ Ｍ 要求，试验结果表明，去掉微机械手， ［ ｔ ， ｍ Ｄ 末端误差＞０ｗ 无法满足 Ｅ Ｍ要求。 ２０ｍ， ＤＨ Ｋｂ ａ ｉ１ 　　　　ｓ［ 研究了用于辅助外科手术的宏／ ．　 ａ ｈ４ ｏｙ ９ 微定位系统，Ｍ ．Ｍｔ ｉｉ ］ ｉｕ ｈｓ也进行了类似的工作， ｓ ｓ［ ｏ 这方面进展将与传感器进展紧密联系。（ ）空间机械手 　　　　　　 近年来，用于飞行器 （ ４ 卫星、宇宙飞船等）上的工作 定位系统开始引起注意，从工作范围、 自重、精度几方面考虑，Ｗ．ｉ， ＹｎＴ ｏｈ ａ ａ都提出使用宏／ ． ｓｉ ｗ Ｙ ｋ 微定位系统结构，通过长臂保证空间机械手的运动范围， 通过微机械手的 快速精 确运动补偿弹 差。 ．　ｌ ｄ１ ＪＲ 性误 Ｏ Ｅｅｎ［．　 ． ｇａ ５ ．　 ］ Ｓ ｌ２ ａｉ］ ｇ［ 将宏／ ５ 微定位系统的概念进行了延伸，他们认为可 以将ＳＡ Ｅ ＲＦ ／ ＮＰ Ｌ Ｔ Ｒ 系统看成一宏／ Ｐ Ｃ Ｃ ＩＴＭＡ ＩＵ Ａ Ｏ 微定位系统系统，采用宏／ 微 定位系统分析方法，并在这方面进行了仿真研究。 宏动工作台扩大了系统的运动范围，提高了运动速度；微动机构完成了 　　　　 高精度和高灵敏度的精定位，提高了频响、分辨率和定位精度。宏／ 微结合降低了成本，提高了效率。１． ．４加速度反馈的研究现状 ４近年来，随着传感器技术的发展以及加速度反馈在其它控制领域的成功 　　　　 应用，加速度反馈在定位系统控制中的应用逐渐受到了人们的重视。加速度反馈一般用在柔性系统［５， ［ ４ 利用加速度传感器输出反馈进行振动控制。 ５］ ３ ， 近年来，随着控制理论和传感器技术的提高，加速度反馈用到刚性系统也有所报道 。下面介绍一下加速度反馈的研究现状： 　　　　Ｓ ｄ ｎ［ ６ 　　　　５ 速度反馈与 Ｌ ｔ ｅ ｙ５１ ｕ ｎ ５ 将加 ， Ｑ控制及 前馈补 略相结 提出 偿策 合， 了基于加速度反馈的鲁棒控制策略，利用加速度的敏感性和加速度闭环的高反馈增益来抑制扰动和关节祸合。Ｙｉ ｉ　 ］ ｏ ｈ Ｈ＂将加速度反馈的思想用于电机的 ｃ ［伺服控制实验，由模拟的加速度反馈闭环来抑制干扰，用另一个同样的电机 给测试电机施加扰动来验证闭环的抑制干扰能力。加速度信号由测速电机信号差分而得。 ｏｆ Ｌ＂ ＇ Ｙｕ ｉ ＂分析了由于机械手连杆和关节的柔性，使由 ｕ　 ］ ｔ 关节速度运算得到的连杆末端速度与真实速度不一致的情况后，提出在机械手末 端装加速度计的方法来修正连杆末端速度 ，将这个速度用于单关节机械手的 力冲击实验，来缩短它的稳定时间。中国科学院沈阳 自动化研究所也研究 了哈尔滨工业大学工学博士学位论文基于加速度训获得阻尼和关节解祸的方法［ ， ６ 对两关节直接驱动机械手的 ０ ］控制实验取得了较好的效果。 加速度反馈的效果与定位系统传动连杆的刚度以及环境刚度有密切的关 　　　　系［ 。当连杆刚度大于环境刚度时，连杆表现出刚性特点，加速度正反馈 ［ ６ １ ］有一定的作用，当连杆刚度小于环境刚度时，连杆表现出大的柔性，关节加 速度与连杆末端加速度基本反相，加速度负反馈有一定的作用。这样，使实 际中因无法确定机械手的刚度与环境刚度的关系而很难确定加速度反馈的符 号，即使能确定加速度反馈的符号，也因反馈系数的有效范围小，体现不出 加速度反馈的效果。换句话说，在机械手的传动和连杆存在较大柔性的条件下，末端连杆（ 操作空间） 加速度反馈对改善力控制性能作用不大。可以验证，此时无论用关节加速度反馈还是操作空间加速度积分反馈也都无法明显 地改善力控制性能。当采样频率较高时，加速度正反馈能在一定范围内提高 系统的阻尼和收敛速度，对系统有利，但正反馈系数小于一． ２ ５后系统阻尼又 会变小。当采样频率高时，系统性能接近连续的二阶系统，此时影响系统性 能的主要矛盾是系统的带宽，加速度正反馈使系统带宽提高，对系统有利。 当系统带宽高到一定值后，采样频率又成了影响系统性能的主要矛盾，此时 再提高系统带宽只能使性能下降，限制了加速度正反馈的效果。当采样频率低时，影响系统性能的主要矛盾是采样频率，加速度负反馈降低了系统的带 宽，缓和了这个矛盾，对系统有利。当加速度负反馈的增强使系统带宽成为主要矛盾后，再增大反馈增益就起反作用。操作空间加速度反馈控制方法能提高机械手的带宽和系统阻尼［ ，改 　　　　 ［ ６ ２ １善系统的动态性能，在一定程度上缓和了机械手刚度与超调之间的矛盾。对 非连续轨迹的跟踪中，加速度反馈在改善超调量方面作用并不大，但是，在 提高系统响应速度方面却有一定的效果。文献［ ］ 　　　　 ６ 提出了一种极点配置控制法，它的积分作用消除了定位系统的 ３微小扰动和稳态误差，能任意设置系统的基点，保证闭环系统的稳定性和规 定状态变量的暂态响应。加入了加速度反馈，抑制了由电枢电感所引起的机 械手的振动。文献［ 」 　　　　 ６ 为工业定位系统提出了一种最优学习控制法，这种控制法用加 ４ 速度误差校正驱动器运动，并提出了一种几何级数的极限条件估计学习控制过程收敛条件的理论方法。文献［ 〕 　　　　 在通过增强定位系统关节驱动单元对力矩扰动的抑制作用来 ６旨 ５克服定位系统动力学祸合效应对控制性能的影响。文中提出的关于加速度反第 １ 绪论 章馈控制的目 标，以及以此为基础的控制策略设计准则，可以克服谐振效应的 影响，保持加速度反馈控制的稳定性，同时发挥加速度闭环对时变力矩扰动 的抑制作用，并且将加速度控制对其它调节器的影响约束在期望 的范围之内。文献［ ， 分析了 　　　　］ ６６ ６７ 永磁交流同 步直线电 数学模型和控制要求，提出 机的基于扰动观测器的加速度反馈位置伺服系统，仿真结果表明加速度反馈的性能比较好。文献［ ］ 　　　　 ６ 提出了一种用综合加速度反馈来提高定位系统位置控制性能的 ８控制方法，较大程度地改善定位系统阻尼不足的现象。文献［ ］ 　　　　 ６ 在操作空间一级引入加速度正反馈，既能使系统的响应频带变 ９宽，又能提高系统阻尼。有效地提高定位系统对代替位置差分速度信号来消 除差分噪声，提高力控制精度方法的应用前景。并且用加速度积分信号与码 盘信号综合代替码盘位置差分速度信号来消除差分噪声，提高力控制精度方 法的应用前景。文献［ ］ 　　　　 ７ 利用线性全状态反馈和迭代学习反馈控制器改善了轨迹跟踪性 ０能和学习的收敛性。文献［１ 　　　　 用加速度计实现了点到点的最优时间 ７拜」 控制并进行了实验。 文献〔 」 　　　　 ７ 利用实时位移数字傅立叶级数变换仪估计出加速度信号，进行 ２反馈。高增益可以改善闭环系统的性能。文献［ ］ 　　　　 ７ 利用加速度反馈抵消惯性矩阵的不确定性。它们改变了控制器 ３ 的计算力矩标准，比较了几个选择重力因素。实验结果表明选择适当的因 素，跟踪误差小于含加速度反馈的标准的计算力矩。 目 　　　　 前获取加速度的方法有 ３ 种： （ ）利用加速度计直接测量 但是具有高分辨率的精确的加速度计成本 　　　　　　 １高而且有噪声，提高了系统的成本和复杂性。有时由于空间的限制，加速度计的安装也成问题。（ ）利用位移信号的二次微分输出作为加速度信号 这种方法很简单， 　　　　　　 ２ 但是数字微分由于系统的扰动将产生严重的噪声。为了减小噪声经常使用数 字低通滤波器，但是数字低通滤波器导致相位的延时，削弱了加速度反馈的效果 。（ ）利用动态观测器进行加速度的估计 可是观测器必须要求整个系统 　　　　　　 ３ 的动力学，这种方法不经常采用。哈尔滨工业大学工学博士学位论文加速度反馈的方法：此方法可以分为极点配置法、最优学习控制法和迭 　　　　 代学习控制法。 加速度的功能： 　　　　 （ ）加速度反馈能提高系统的稳定性，使高刚度环境下的动态不稳定 　　　　 １ 问题得到缓和； （ ）加速度反馈系数不同对不同系统性能的改善程度也不同。选择适 　　　　 ２ 当的反馈增益可以使加速度反馈对感兴趣的系统更有利； （ ）加速度反馈对采样控制系统也适用。一般采样控制周期越短，效 　　　　 ３ 果越明显，增益提高的越大； （ ）加速度反馈的效能与环境刚度和采样周期都有关系。在一定刚度 　　　　 ４ 下，在采样周期大于某个值，加速度反馈将不起作用。 （ ）用加速度积分信号与码盘信号综合代替码盘位置差分速度信号来 　　　　 ５ 消除差分噪声； （） 　　　　 ６ 提高系统的带宽； （ ）增加系统阻尼。 　　　　　　 ７１５课题来源和本文主要研究内容 ．目前，采用双重驱动技术的精密定位系统凭借其高速度、高频响及高 　　　　 定位精度、大行程等优点，在光刻、大规模集成电路制造、误差检测等超微 细加工和精密测试领域得到了广泛应用。 综上所述，宏动工作台扩大了系统的运动范围，提高了运动速度 ；微 　　　　 动机构完成了高精度和高灵敏度的精定位，提高了频响、分辨率和定位精 度。宏／ 微结合降低了成本，提高了效率。宏／ 微定位系统具有广阔的应用前 景和深远的研究意义，它的研究引起了各国科学家的注目。在国家 ８ 科学基金资助下 （ 批准号： ０１Ａ ２１ ） 　　　　３ ６ 项目 ２０Ａ ４３１ ，建立了 ０　 基 于加速度反馈的宏／ 微结合的一维直线系统。宏动采用精度较高的直线电 机，微动采用 Ｐ Ｔ驱动的微动机构，设计成平行板机构。直线电机内部 自 Ｚ 配光栅尺，整个系统又加了精度更高的外光栅。此外系统还加入了加速度计，可以进行加速度反馈 ，以降低系统的轨迹跟踪误差。 本文的主要内容具体安排如下： 　　　　（ 宏／ 　　　　 １ 微操作定位系统的研究 为实现高速、高精度的驱动，引入宏／ ） 微双重驱动定位系统：利用高精度的直线电机实现宏动的高速度，利用 Ｐ Ｔ Ｚ第 Ｉ 绪论 章驱动的微动机构实现位移的高精度补偿 ，宏／ 微结合实现高速高精度的要 求。介绍了宏／ 微定位系统的概念、动态、控制。 （ 宏／ 　　　　 ２ 微系统实验系统的研究 根据高速高精度系统即宏／ ） 微系统的特 点、优点，提 出对宏／ 微系统的实验系统的本体的研制：以直线电机作为宏 动系统，以压电陶瓷驱动的柔性铰链微动机构作为微动系统。宏动实现了大 范围、高速度的运动，微动实现了小范围的高精度、高分辨率的运动，宏／ 微结合实现了高速、高精度的性能。用光栅尺进行一维系统的全闭环位移的检测，实现 了位移运动的闭环控制。（ 压电陶瓷微位移驱动器的研究 根据压电陶瓷的优点和应用、压电陶 　　　　 ３ ）瓷的工作机理，利用压电陶瓷的逆压电效应实现微位移的驱动控制。采用平 行板机构的柔性铰链形式，压电陶瓷采用叠堆型，即位移串联、电压并联的 形式实现微位移机构的驱动。利用有限元方法进行了 Ａ Ｓ Ｓ的分析，求解 ＮＹ 其固有频率和最大位移。实际检测到微动机构的系统分辨率为 ５ｍｏ ｎ（ 宏／ 　　　　 ４ 微工作台的动力学建模和轨迹控制 分别对直线电机和压电陶瓷 ） 驱动的微位移机构进行了建模，在此基础之上进行了宏／ 微结合的动力学建模，建立 了宏／ 微结合的状态空间方程，为进一步进行控制打下 良好 的基础。（ 控制方法的研究 对直线电 　　　　 匀 机进行增量式Ｐ Ｉ Ｄ控制、单神经元自 适应 ＰＤ控制。探讨了直线电 Ｉ 机基于加速度反馈的传递函数，对加速度反馈进行 了仿真；压电陶瓷则采用增量式 Ｐ Ｉ Ｄ控制、模糊自 校正Ｐ Ｉ Ｄ的控制及单神 经元自 适应 Ｐ Ｉ Ｄ控制方法进行控制；在此基础上，进行了滑模变结构的宏／微结合的控制方法，实验对比得出宏／ 微结合的有效性。哈尔滨工业大学工学博士学位论文第 ２ 双重驱动实验系统体系研究 章２ １引言 ．　同传统定位系统相 比，双重驱动定位系统具有位移行程大 、响应速度 　　　　快、定位精度高、频响高等优点。宏动工作台扩大了系统的运动范围，提高 了运动速度；微动机构完成了高精度和高灵敏度的精定位，提高了频响、分 辨率和定位精度。宏／ 微结合降低了成本，提高了效率。２２宏／ ． 微操作定位系统的基本组成２ ． 微本体的构成及原理 ． １宏／ ２微型机电系统的制造与检测、大规模集成电路的生产、超精密机械加工 　　　　 及其精密测量，都离不开超精密定位技术，超精密定位技术 已成为精密工程 领域的关键技术之一。传统上一般采用交流或直流伺服电机和滚珠丝杠相结合实现直线进给［ 。然而这种结构的系统由于中间传动环节的间隙和弹性 ７ ４ １变形，系统很难获得高精度。采用压电陶瓷微位移驱动柔性工作台，利用闭 环反馈控制技术，可以很容易实现纳米尺度的超精密定位。但由于压电陶瓷 微位移器最大工作范围只有几十微米，所以该控制方式无法实现大行程。为 解决大行程和高精度的矛盾，这里采用了宏／ 微两级定位的方法，采用较低 定位精度的宏定位系统来实现大行程定位，其定位误差由高定位精度的微定 位系统来补偿，以使系统得到较高的定位性能和较快的响应速度，并大大地 缩减了系统的结构。 宏／ 　　　　 微定位系统，即在大机器人的末端装有一个小机器人。大机器人 （ 　　 宏运动机器人）可以在大范围内运动，保证运动的速度，小机器人 （ 微定 位机器人）确保高的定位精度。直线电机作为宏动机器人，确保运动的大行 程和高速度；Ｐ Ｔ驱动的平行板机构作为微驱动机器人，确保运动的高精 Ｚ 度。直线电机内部 自带一个光栅尺，精度、分辨率较低：整个系统还有一个 外光栅尺对其进行总的位移的检测，精度和分辨率较高，实现了位置的全闭 环。整个系统固定在气浮隔振工作台上，防止外来的振动干扰。图 ２１为宏 －／ 微系统原理框图。宏动系统由永磁交流直线伺服电动机、电机驱动器 、编
第 ２ 双重驱动实验系统体系研究 章步进脉冲和方向控制接口１８ ３ 　　　　　　 ２ Ｋｘ ２数字 Ｉ ／ Ｏ口 （６ １ 位可编程）水 半 ０ ＼１ 外 象 ＼戴 巡串 行 口零等 待静 杰 Ｒ ＡＭ数字输入 （２ ３ 位） 数字输出 （ 位） 犯Ａ Ｃ　 通道） Ｄ （ ６Ｄ Ｃ　 Ａ （ ４通道）ＴＩ 　　　　　　Ｊ Ｔ Ａ Ｇ 接 口Ｉ Ｓ ２ Ｃ３ Ｍ ３Ｏ １Ｄ Ｓ　 　　　　　　 Ｐ增量式编码器噪声 滤波器ＩＡＰ Ｉ Ｓ ／Ｃ 扩展总线或 Ｕ Ｂ接 口 Ｓ图２ Ｍ Ｔ００Ｆ 运动控制器的 　　　　８００４ － Ｃ ３ 组成结构图Ｆ ．３　 ｃ ｒｄ ｇ ｍ　ＭＣ ８０Ｆ ｍ ｔｎ　 ｔ ｌｒ ｉ２ Ｓ ｕｔ ｅ　 ｒ ｏ Ｔ ００４　 ｉ ｃｎ ｏｅ ｇ － ｔ ｕ ｉ ａ ｆ　 ｒ ａ ｏｏ ｏ ｒ ｌ动加减速功能消除了运动冲击，从而实现平滑的运动轨迹。该控制器在用于 伺服控制时，编码器计数频率最高可达 １ＭＨ ，步进电机每轴的最高脉冲 ７ ｚ 频率均可达到 ２ Ｍ ｚ ． Ｈ ，每轴的伺服刷新周期为 １４．　 Ｔ００４运动控 Ｏ ０ｓ ＭＣ ８０Ｆ 制器的组成结构如图 ２ 。控制器提供两个双端口 ＲＭ通信通道，一个通道 － ３ Ａ 用于发送和接收命令，另一个通道用于主机与控制器之间的数据传递，实现 了在程序运行过程中，实时读取控制器运行状态和参数的功能。微处理器是 采用德州仪器公司生产的 ３ 位浮点式数字信号处理器 Ｔ ３０ ３ 。为与外 ２ ＭＳ２Ｃ １ 部事件同步，控制器提供了 １ ６位可编程的数字输入／ 输出，３ ２位数字输 入，３ ２位数字输出和 ６个用于模拟传感器、压力变送器等模拟信号输入的通道，以及 ４个模拟信号控制通道。ＭＣ ８０Ｆ Ｔ ００ ４控制器还提供 了特制 的光 电隔离输入，可用于限位开关、运动取消、系统归零和其它信号的中断输 入。控制器附带的软件包，提供了 Ｊ Ｖ 环境下功能强大的应用程序操作 ＡＡ界面，可实现 ＰＤ 参数 自 Ｉ 动调节和自整定，在 Ｐ Ｃ机的屏幕上显示运动轨 迹，编译 Ｇ指令程序等功能。ＭＣ ８０Ｆ Ｔ ００４控制器能基于主机运行或者脱离主机独立运行，使用方便。
第２ 双重驱动实验系统体系研究 章２ ２ ｕ Ｆ图２ 加速度计采样电路 － ７Ｆ ．７　ｃｉ ｏ ｓｍ ｌｏ ａｃｌｏ ｅ ｒ ｉ２ Ｃｒ ｔ　 ａ ｐ ｆ　ｅ ｒ ｔ ｇ － ｉｕ ｆｒ　 ｅ　 ｃ ｅ ｍ ｅ表２ 　　２加速度传感器性能指标 －Ｔｂｅ　 Ｔ ｅ　 ａ ｔ ｏ ａｃｌ ａ ｒ ａｌ２２　 ｐｒ ｅ ｆ　ｅ ｒ ｏ － ｈ ａ ｍｅ ｒ　 ｃ ｅ ｔ质量 Ｑ．　 ｋ ０ ２ｇ ０输出电压０５４５ ．－ ．Ｖ灵敏度 ７０Ｖ ｇ ５ｍ／精度士０ ５ ．　 ％频响｛０ １０ Ｈ －５０ＺＳ Ｌ＝５ ｍ８ Ｃ Ｅ９｝ Ａ２． ．２光栅尺 ５（－） ２４目前通常使用的纳米级的微位移传感器有 电阻应变式、电容式、电感 　　　　 式、光栅式和激光干涉仪等多种，但是能够达到毫米级 以上测量范围的却很 少。表 ２３ － 介绍了几种微位移检测方法的比较。 采用激光干涉技术和计量光栅技术是毫米级以上量程的两种最主要的精 　　　　 密测量手段。采用双频激光干涉仪组成位置闭环控制系统可以得到纳米级的 定位精度，但是双频激光千涉仪的系统庞大、造价昂贵、复杂，对环境的要 求也非常苛刻。与激光干涉仪相比，光栅测量技术有很多优点，它在机构结 构、光路、电路和数据处理方面都比较简单、体积小、成本低、易于集成。
第 ３ 压电陶瓷微位移驱动器的研究 章第 ３ 压电陶瓷微位移驱动器的研究 章３ １引言 ．　压电陶瓷具有体积小、重量轻、分辨率高、响应速度快等优点，同时也 　　　　 存在迟滞、蠕变、非线性等不足。压电陶瓷作为微动系统的驱动元件，其性 能直接影响微动系统的设计和总体性能。如何克服压电陶瓷的迟滞、蠕变和 非线性是当前的研究热点。３２压电陶瓷的工作机理 ．３． ．１压电／ ２ 电致伸缩效应当压电晶体在外力的作用下发生形变时，在晶体表面可以产生与外力成 　　　　 比例的电荷，这种由于机械力的作用而使晶体表面出现极化电荷的现象，称 为正压电效应。同时，当压电晶体置于外电场中，由于电场的作用，晶体会 发生变形，形变的大小和外电场强度的大小成正比，这种 由于电场的作用而 使压电晶体发生形变的现象，称为逆压电效应。电致伸缩效应是指电介质在 外电场的诱导极化作用下产生形变的现象，由于诱导极化作用而产生的形变 与外电场的平方成正比，且所产生的形变和外电场的方向无关。电致伸缩效应在所有电 介质中 都存在１８。 材料多 样， 分类如下［ ． ８ ２ 压电 ０１ － 种多 可以 ［ ８ ３ １单 体 ‘ 电 瓷 极化 晶 铁陶， ．一￣１卜压电热释电陶瓷铁 电陶瓷多晶体 压反铁电陶瓷高 电场铁电半导体陶瓷铁电薄膜 材一薄膜气 料 「 晶态聚合物＋ 铁电陶瓷电「 薄膜〔 半导体薄 压电 压电 膜）复物１ 　　　　 铁电陶瓷 合 非晶态聚合物＋聚｛ 　　 合 物晶态压电聚合物 非晶态压电聚合物哈尔滨工业大学工学博士学位论文压电晶体分单晶体和多品体两类。非对称的晶体结构是单晶休存在压电 　　　　 性的基础。在 ３ 种晶体点群中，只有 ２ 种具有压电效应，这二十种点群品 ２ ０ 体都不具有对称中心。在二十种具有压电效应的晶体中，有十种点群具有极 Ｊ 性，即在外电场等于零时，其内部的电偶极距已经存在有序的排列，压电晶 体处于 自发极化状态。多晶体陶瓷材料是 目前应用较多的压电陶瓷，这是因为这类材料的性能可以 通过在基本的压电陶瓷材料 Ｐ ＴＭ钦酸铅） Ｐ Ｎ Ｚ（ 和 Ｍ 中添加一些组份得到优化。如错钦酸铅［ （ｒ ｉ ０， Ｐ Ｚ， ， ３ 代号 Ｐ Ｔ 本制成 ｂ Ｔ） Ｚ ，日 的＃镁错钦酸铅［ （ ｇ３ｂ３ ３ Ｂ Ｉ Ｐ Ｍ ｉ ｖ ０ 加入 Ｐ Ｔ 代号 Ｐ Ｍ 等。多晶体压电陶 ｂ ｉ ） Ｎ Ｚ， Ｃ］瓷是由一颗颗的晶粒无规则地 “ 镶嵌”而成，各部分的晶格取向是不同的。 这种压电陶瓷材料的晶体结构和温度有关，在温度高于居里温度时，晶格为 立方晶系，当低于居里温度时，晶格为四方晶系。在四方晶系阶段，晶体中 会产生自与发极化方向一致的小区域一一电畴，自 发极化的方向只能与原立 方结构的三个晶轴中的一个平行，所以相连两个电畴中的自 发极化方向只能 成 ９０ １０角。相邻电畴的交接面分别称为 ９０ ０或 ８“ ０畴壁和 １０畴壁。由于多 ８０ 晶压电陶瓷各晶粒间晶轴取向的完全任意性，因此就整个多晶体而言，并不 表现极性。如果在一块多畴的压电晶体上施加足够高的直流电场时，电畴能 够运动，自发极化方向与电场方 向一致的电畴便不断增大，而 自发极化方向 与电场方向不一致的电畴则不断缩小，最后形成一个单畴。这种 自发极化方 向可以因外电场作用而转向的性质，称为压电晶体的铁电性。在外电场作用 下，新畴核和畴壁运动的动力学过程称为电畴的反转过程。这种反转具有某种滞后特性，因 此铁电 陶瓷显示出电 压电 滞回线［ 。 － 为 ＰＴ的晶 １ 图３ ８ ４ １ １ Ｚ 格结构 。矿 胜 １ ｜ 卫上峥 Ｐｂ 峥 犷．Ｔ 。Ｚ ｉ ｒ图３１　 的晶格结构 　　　　　}