【摘要】：MEMS微鏡是一種尺寸在微米級的光學器件。具有小型化、集成度高、驅(qū)動能量小、動靜態(tài)性能好、可批量生產(chǎn)等特點。廣泛應用于光通信、條形碼掃描、高清投影、醫(yī)學成像等領域。其中,電磁驅(qū)動微鏡因其具有驅(qū)動電壓低、響應速度快、偏轉(zhuǎn)角度大等優(yōu)勢,而逐漸受到研究者重視。各類應用對MEMS微鏡性能要求不斷提高。相較于傳統(tǒng)改進器件的方法,采用控制策略提高微鏡系統(tǒng)性能具有成本低、效果顯著的優(yōu)點。本文分析了電磁驅(qū)動微鏡系統(tǒng)PID控制存在的問題,設計H_∞控制器改善系統(tǒng)性能,并實現(xiàn)光開關和條形碼掃描器功能。本文內(nèi)容主要包括:1.采用機理法和掃頻法對微鏡系統(tǒng)建模。機理法通過分析微鏡各項參數(shù)與性能的關系建立系統(tǒng)模型,并說明系統(tǒng)存在未建模動態(tài);掃頻法則從頻域角度分析系統(tǒng)階次,獲得更準確的模型參數(shù)。通過仿真和實驗結果對比,驗證了模型的有效性。2.在微鏡平臺上設計并實現(xiàn)PID控制,通過仿真與實驗結果對比,分析PID控制效果及對系統(tǒng)未建模動態(tài)的魯棒性能、控制量能耗和抑制輸出噪聲等性能。說明了PID控制存在的問題,需要進一步研究解決。3.在微鏡平臺上設計并實現(xiàn)H_∞控制。針對PID控制存在的問題,選擇混合靈敏度優(yōu)化模型,設計H_∞控制器。在保證系統(tǒng)具有較好的動靜態(tài)特性基礎上,提高對系統(tǒng)未建模動態(tài)的魯棒性能,降低控制器輸出功耗,抑制噪聲。實驗結果表明H_∞控制能夠較好地解決PID控制的問題。4.電磁驅(qū)動微鏡系統(tǒng)H_∞控制的應用。通過對比實驗,說明H_∞控制比PID控制微鏡閉環(huán)系統(tǒng)具有更好的跟蹤三角波、方波的性能。進一步實現(xiàn)光開關、條形碼掃描,均獲得了良好的效果。
[Abstract]:MEMS micromirror is an optical device of micrometer size. With miniaturization, high integration, small driving energy, dynamic and static performance, batch production and so on. Widely used in optical communication, bar code scanning, high-definition projection, medical imaging and other fields. Electromagnetically driven micromirror has been paid more and more attention because of its advantages of low driving voltage, fast response speed and large deflection angle. All kinds of applications have improved the performance of MEMS micromirror. Compared with the traditional method of improving the device, the control strategy to improve the performance of the micromirror system has the advantages of low cost and remarkable effect. In this paper, the problems existing in PID control of electromagnetically driven micromirror system are analyzed. The H鈭，

本文編號：2206518