適于納米定位的反饋控制技術(shù)的研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)新時(shí)代的到來(lái)，微小位移量及微小物體幾何形狀測(cè)量已經(jīng)進(jìn)入了納米、埃米量級(jí)，同時(shí)，現(xiàn)代精密加工技術(shù)的發(fā)展要求位移測(cè)量技術(shù)能在比較寬的量程上有極高的分辨率和很高的精度，研發(fā)新的納米級(jí)定位及控制技術(shù)已成為眾多尖端科技的迫切要求。 為解決實(shí)驗(yàn)室中常用的SPM儀器易受環(huán)境中的干擾，進(jìn)行了高精度納米定位技術(shù)的研究。特別針對(duì)STM系統(tǒng)在掃描隧道狀態(tài)下的納米級(jí)測(cè)量及反饋控制的特性進(jìn)行詳細(xì)的分析，設(shè)計(jì)信號(hào)采集和控制硬件電路，選擇合適的反

2、饋控制方法，以減小干擾對(duì)定位穩(wěn)定性的影響，提高定位精度。 本論文主要闡述了以下幾方面的內(nèi)容： 1.深入了解納米定位技術(shù)的內(nèi)容和發(fā)展情況，并以隧道效應(yīng)的反饋控制技術(shù)為典型應(yīng)用，研究有效的納米級(jí)定位控制技術(shù)。 2.設(shè)計(jì)了反饋控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置模型，并通過(guò)實(shí)時(shí)的反饋?zhàn)饔帽ＷC在隧道狀態(tài)下精確定位，使整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)具有較高的穩(wěn)定性。 3.針對(duì)于納米級(jí)高精度定位要求，設(shè)計(jì)了以DSP為核心的信號(hào)采集和控制硬件電路。電路

3、板以TI公司的浮點(diǎn)型DSP為核心處理單元，通過(guò)CPLD完成邏輯運(yùn)算，控制18位的AD，20位DA，外部存儲(chǔ)器等部件協(xié)調(diào)工作。 4.對(duì)于壓電式微位移臺(tái)的控制算法進(jìn)行研究，討論了傳統(tǒng)的數(shù)字PID算法，智能控制中模糊控制算法的各自特點(diǎn)，并通過(guò)Matlab仿真進(jìn)行了參數(shù)的分析。 5.利用積分分離式PI控制算法進(jìn)行了納米定位的反饋控制實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明裝置可以達(dá)到納米級(jí)的位移分辨率，并且對(duì)干擾下的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高了工作于隧道