發(fā)布時(shí)間：2022-07-02 13:02

　　納米技術(shù)在生物檢測、機(jī)器人、精密制造、航空航天等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用,其目標(biāo)是在納米尺度上對微觀物體進(jìn)行操作。原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,AFM）作為納米技術(shù)應(yīng)用最廣泛的觀測與操縱儀器,在生物實(shí)時(shí)檢測與操作等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域起著越來越重要的作用。高速、高精度的AFM是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),主要包括原子力檢測機(jī)構(gòu)、微懸臂偏轉(zhuǎn)信號檢測機(jī)構(gòu)、三維驅(qū)動(dòng)定位平臺和信號實(shí)時(shí)處理機(jī)構(gòu)。而壓電陶瓷（Piezoelectric,PZT）作為AFM系統(tǒng)中掃描驅(qū)動(dòng)定位的關(guān)鍵因素,其定位精度、響應(yīng)速度等性能都對AFM在微納米領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展起著決定性的作用。本課題針對壓電陶瓷的微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)在定位精度、響應(yīng)速度等方面進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)一套包含軟硬件的高精度、快速響應(yīng)的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)。本文對涉及到的關(guān)鍵問題如控制電路的性能、驅(qū)動(dòng)電源的輸出性能、位移信號處理電路的性能和控制算法的有效性等深入分析,并給出解決方案。主要研究內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:一、對壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析,將該系統(tǒng)分為控制模塊、驅(qū)動(dòng)電源模塊和位移信號處理模塊三大部分。在控制模塊,采用可編程邏輯器件... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與選題來源
        1.1.1 研究背景與意義
        1.1.2 選題來源
    1.2 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)原理及存在的問題
        1.2.1 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)原理
        1.2.2 存在的問題
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 微定位平臺研究現(xiàn)狀
        1.3.2 驅(qū)動(dòng)電源研究現(xiàn)狀
        1.3.3 微位移傳感器研究現(xiàn)狀
        1.3.4 控制算法研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第2章 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
    2.1 引言
    2.2 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
        2.2.2 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
    2.3 設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 FPGA最小系統(tǒng)
        3.2.2 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        3.2.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    3.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)
        3.3.1 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)方案及性能指標(biāo)
        3.3.2 驅(qū)動(dòng)電源關(guān)鍵技術(shù)分析
        3.3.3 線性放大電路設(shè)計(jì)
        3.3.4 高壓直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)
    3.4 位移信號處理電路的設(shè)計(jì)
        3.4.1 位移傳感器供電電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 位移信號放大電路設(shè)計(jì)
        3.4.3 低通濾波電路設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 上位機(jī)應(yīng)用界面設(shè)計(jì)
    4.3 下位機(jī)控制程序設(shè)計(jì)
    4.4 DDS信號發(fā)生程序設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 壓電陶瓷控制算法研究
    5.1 引言
    5.2 PID控制算法
    5.3 模糊控制算法
    5.4 壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)的模糊PID控制算法研究
        5.4.1 模糊PID控制算法設(shè)計(jì)方案
        5.4.2 模糊PID控制算法的實(shí)現(xiàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測試及結(jié)果分析
    6.1 引言
    6.2 主控制電路性能測試
    6.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源性能測試
        6.3.1 電源線性度測試
        6.3.2 電源輸出紋波測試
        6.3.3 電源穩(wěn)定性測試
        6.3.4 電源靜態(tài)性能測試
        6.3.5 電源動(dòng)態(tài)性能測試
    6.4 位移信號處理電路性能測試
        6.4.1 輸出噪聲測試
        6.4.2 分辨率測試
    6.5 系統(tǒng)定位控制性能測試
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號：3654411