基于壓電陶瓷驅動的精密偏轉定位技術研究.pdf

1、衛(wèi)星激光通信是以激光為傳輸媒介，在衛(wèi)星之間建立光通信鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g，是當今空間通信重點發(fā)展方向。在衛(wèi)星激光通信中，捕獲、瞄準及跟蹤(APT)技術是最為關鍵的技術之一，而在APT系統(tǒng)中，精密偏轉定位技術是核心技術之一，它直接決定了通信鏈路能否建立以及通信系統(tǒng)的性能。
　　本課題以衛(wèi)星精瞄偏轉定位技術為應用背景，在分析國內外精密偏轉定位技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，對其中的關鍵技術進行了研究，包括精密偏轉結構設計、精密偏轉結構力學建

2、模與有限元分析、壓電陶瓷驅動控制技術等方面，并建立了精密偏轉定位實驗系統(tǒng)，進行了相關實驗研究。
　　針對精密偏轉定位系統(tǒng)的特點和要求，提出了系統(tǒng)設計方案，偏轉機構采用3點驅動方式，以壓電陶瓷為驅動元件，以壓電陶瓷內置應變片為傳感器，通過柔性鉸鏈的彈性變形實現(xiàn)反射鏡面的偏轉運動。該機構結構緊湊，實現(xiàn)無摩擦、無間隙的傳動和高精度、高動態(tài)響應的偏轉輸出。
　　對精密偏轉定位機構進行了力學分析和尺寸優(yōu)化。在求得柔性鉸鏈結構單元剛度的

3、基礎上，通過單元剛度矩陣集成得到柔性鉸鏈結構的總剛度矩陣，并建立了機構的振動微分方程，得到機構固有頻率的一般解析表達式。運用有限元分析方法，對偏轉機構在偏轉姿態(tài)下反射鏡面的扭曲變形進行建模，得到鏡面平面度與相關結構參數(shù)的關系。在此基礎上，對尺寸參數(shù)進行優(yōu)選，以滿足固有頻率和扭曲變形要求。
　　針對壓電陶瓷驅動和系統(tǒng)閉環(huán)控制的要求，對驅動控制系統(tǒng)進行了研究。設計了壓電陶瓷驅動器，并運用閉合斜率理論對容性負載下驅動電路的穩(wěn)定性進行了分