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文檔簡(jiǎn)介
1、在人類探究微觀世界的過程中,微定位技術(shù)逐步發(fā)展起來(lái)。原子力顯微鏡作為一種微顯微成像與微納米操控的設(shè)備,其原子級(jí)的分辨率使得納米科技獲得了蓬勃發(fā)展。目前的商用原子力顯微鏡多采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為三自由度微定位器。但壓電材料固有的遲滯非線性特性及振動(dòng)特性等,限制了原子力顯微鏡的成像速率,使其不能滿足對(duì)動(dòng)態(tài)樣本實(shí)時(shí)觀察、操作的要求,原子力顯微鏡的適用性受到了極大的限制。因此本文將從系統(tǒng)和控制的角度出發(fā),在不降低原子力顯微鏡成像精度的前提下,實(shí)
2、現(xiàn)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的快速掃描控制,提高原子力顯微鏡的成像速率。
本文以山東省科技攻關(guān)項(xiàng)目“微系統(tǒng)可靠智能原子成像及操控關(guān)鍵技術(shù)”為背景,主要工作如下:
I.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器性能分析
分析壓電陶瓷材料的伸縮機(jī)理,介紹了壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng);探討了壓電陶瓷堆棧式驅(qū)動(dòng)器作為微定位驅(qū)動(dòng)器時(shí),影響納米定位精度的因素,如蠕變特性、遲滯特性、振動(dòng)特性等。
II.遲滯非線性特性補(bǔ)償
針對(duì)
3、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器在大范圍掃描下影響明顯的遲滯特性,指出了經(jīng)典PI遲滯模型的不足之處,并利用改進(jìn)的PI模型,設(shè)計(jì)前饋控制器來(lái)補(bǔ)償遲滯非線性特性。
III.振動(dòng)特性補(bǔ)償
建立了微位移平臺(tái)線性振動(dòng)模型,并分別設(shè)計(jì)了基于多項(xiàng)式的極點(diǎn)配置控制器,正位置反饋控制器,諧振控制器對(duì)系統(tǒng)第一諧振模態(tài)點(diǎn)進(jìn)行抑制,從而達(dá)到削弱振動(dòng)特性影響的目的。
IV.高速微定位系統(tǒng)控制
根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的機(jī)理構(gòu)造,將
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