根據(jù)原子間相互力的作用通過原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,簡稱AFM）可以獲得納米樣品的三維形貌,目前商用AFM系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)PI控制算法實現(xiàn)對樣品掃描成像。但是AFM系統(tǒng)操作復(fù)雜以及壓電陶瓷非線性特性,使傳統(tǒng)PI控制器很難獲得清晰完整的樣品圖像,對控制算法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化是實現(xiàn)可靠的高精度AFM掃描成像的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對PI控制器測量精度不足的缺點(diǎn),通過自制AFM系統(tǒng)建立了AFM系統(tǒng)仿真平臺,研究了控制參數(shù)對AFM系統(tǒng)的影響,并整定了系統(tǒng)經(jīng)驗控制參數(shù)。根據(jù)壓電陶瓷位移平臺的掃描運(yùn)動具有重復(fù)性,符合迭代學(xué)習(xí)控制算法的要求,從而設(shè)計了開環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制算法以及閉環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制算法,并通過仿真實驗研究了兩種控制算法對期望信號的跟蹤性能。針對非線性復(fù)雜AFM系統(tǒng),常規(guī)PID型迭代學(xué)習(xí)算法自適應(yīng)能力明顯不足的缺點(diǎn),通過將模糊自適應(yīng)控制與閉環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制與傳統(tǒng)PI控制相結(jié)合,設(shè)計了模糊自適應(yīng)閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)PI控制器（Fuzzy Adaptive Closed-loop Iterative Learning PI Controller,簡稱FA... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自制AFM系統(tǒng)組成原理框圖

第2章AFM系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計16圖2.16壓電陶瓷控制器閉環(huán)控制示意圖圖2.17壓電陶瓷位移平臺輸出電壓值隨時間變化響應(yīng)曲線圖2.18刪除平穩(wěn)電壓值壓電陶瓷位移平臺階躍響應(yīng)曲線圖2.19濾波后壓電陶瓷位移平臺階躍響應(yīng)曲線

第 2 章 AFM 系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計 得到，四象限光電探測器在[-0.8,0.8]mm 區(qū)間上電壓值近似線性變化, 探測器上光斑位置與電壓值擬合曲線如圖 2.22 所示,經(jīng)過線性擬合后得到四象限光電探測器數(shù)學(xué)模型為: g(x) 694.498x 32.025 （2-9）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]偏心軸磨削迭代學(xué)習(xí)模糊自適應(yīng)PID控制技術(shù)研究[J]. 裴召儉,韓秋實,彭寶營,李啟光.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2019(03)
[2]基于迭代學(xué)習(xí)控制的原子力顯微鏡成像[J]. 李丹,鄒見效.  電子科技大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[3]基于溫漂補(bǔ)償模型的原子力圖像重構(gòu)[J]. 欒方軍,張野,袁帥,師金鋼,闞鳳龍.  計算機(jī)工程與設(shè)計. 2017(12)
[4]適用于AFM的數(shù)字智能反饋控制器設(shè)計[J]. 王艷艷,吳森.  電子顯微學(xué)報. 2017(02)
[5]凸輪高速磨削廓形誤差模糊自適應(yīng)PID迭代學(xué)習(xí)控制[J]. 陳硯坤,韓秋實,彭寶營,夏懷健.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2016(09)
[6]AFM反饋系統(tǒng)仿真模型的建立及實驗[J]. 王艷艷.  電子顯微學(xué)報. 2016(03)
[7]基于局部掃描的實時反饋納米操作系統(tǒng)[J]. 侯靜,袁帥,許可,李孟歆,吳成東.  沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[8]基于迭代學(xué)習(xí)的PID控制器在直流電機(jī)控制中的應(yīng)用[J]. 陳建強(qiáng),徐洪澤.  微特電機(jī). 2013(02)
[9]AFM掃描參數(shù)對樣品粗糙度測量的影響[J]. 王子儀,張榮君,鄭玉祥,張振生,李海濤.  實驗室研究與探索. 2013(02)
[10]壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯的滑模逆補(bǔ)償控制[J]. 賴志林,劉向東,耿潔,李黎.  光學(xué)精密工程. 2011(06)

博士論文
[1]基于AFM的活性生物樣品寬帶納米力學(xué)特性測量技術(shù)研究[D]. 閻波.電子科技大學(xué) 2019
[2]高速原子力顯微鏡的成像方法研究[D]. 董曉坤.南開大學(xué) 2012
[3]原子力顯微鏡成像與納米操作控制的研究[D]. 周嫻瑋.南開大學(xué) 2009

碩士論文
[1]原子力顯微鏡納米級定位平臺設(shè)計與測試技術(shù)研究[D]. 武興盛.中北大學(xué) 2019
[2]改進(jìn)的迭代學(xué)習(xí)控制算法及其魯棒性分析[D]. 熊戰(zhàn)磊.鄭州大學(xué) 2019
[3]基于模糊自適應(yīng)控制的城軌列車牽引控制策略研究與仿真[D]. 王花.蘭州交通大學(xué) 2018
[4]單層MoS2 FET的制備及其穩(wěn)定性的研究[D]. 李東勇.清華大學(xué) 2017
[5]原子力顯微鏡遠(yuǎn)程細(xì)胞檢測技術(shù)[D]. 劉元澤.長春理工大學(xué) 2017
[6]新型多掃描器原子力顯微鏡技術(shù)及系統(tǒng)[D]. 桑青.浙江大學(xué) 2013
[7]電渣爐的模糊迭代學(xué)習(xí)控制研究[D]. 范其明.東北大學(xué) 2011
[8]迭代學(xué)習(xí)控制理論的算法研究[D]. 顧大可.東北電力大學(xué) 2007



本文編號：2905477