基于DSP的納米定位平臺(tái)控制器的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，許多領(lǐng)域越來越需要納米級(jí)定位系統(tǒng)，如光纖對(duì)接、超精密機(jī)械加工、微外科手術(shù)、掃描探針顯微鏡系統(tǒng)、微型機(jī)電系統(tǒng)的制造與檢測(cè)，以及半導(dǎo)體制板的精密定位等領(lǐng)域。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器是一種理想的微位移驅(qū)動(dòng)器件，被廣泛應(yīng)用于微定位、微操作等領(lǐng)域。但同時(shí)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器也存在著遲滯、蠕變和位移非線性等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)使得對(duì)其控制變得困難。本文將壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器用于精密定位平臺(tái)，其中的定位平臺(tái)控制器是壓電陶瓷微位移器應(yīng)用中的

2、關(guān)鍵部件，越來越受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。但目前國內(nèi)現(xiàn)有的壓電陶瓷定位平臺(tái)控制器普遍采用單片機(jī)作為控制核心，單片機(jī)速率低、功耗大，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，更無法集成更多的功能。為提高平臺(tái)的定位性能，本文對(duì)定位平臺(tái)控制器進(jìn)行了如下研究。
　　 論文針對(duì)壓電陶瓷定位平臺(tái)控制器存在的上述問題，采用DSP技術(shù)與EDA技術(shù)相結(jié)合的方式成功地設(shè)計(jì)了定位平臺(tái)控制器。首先設(shè)計(jì)了控制器各個(gè)部分的硬件模塊，并給出了原理圖。然后，本著實(shí)用而且方便操作的原則

3、設(shè)計(jì)了底層軟件和應(yīng)用軟件。為克服壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器自身缺陷的影響，提高其定位精度，本文采用了模糊自整定PID控制方法，并闡述了其控制思想和原理。最后對(duì)壓電陶瓷定位平臺(tái)控制器的性能進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了包括該控制器、驅(qū)動(dòng)器電源、微位移傳感器等環(huán)節(jié)在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于模糊自整定PID控制采用模糊控制器對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)整，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，在一定位移范圍內(nèi)可以達(dá)到10nm的定位精度。
　　 本文所設(shè)計(jì)的控制器