發(fā)布時間：2018-10-10 07:50

【摘要】：壓電驅動器被廣泛應用于掃描隧道顯微鏡(scanning tunneling microscope,簡稱STM)的掃描器,但壓電材料本身的遲滯非線性特性影響了STM的掃描精度。為了補償由于遲滯非線性帶來的掃描器控制誤差,提高STM的掃描精度,基于遲滯非線性模型,設計了前饋控制器,并與PID反饋控制相結合。利用所設計的控制器進行了掃描實驗,并與位移反饋控制掃描進行對比。實驗結果表明,采用位移反饋控制時光柵周期相對測量誤差和光柵線寬相對測量誤差分別為4.41%和2.65%,采用遲滯逆模型與PID反饋的復合控制后,光柵周期相對測量誤差和光柵線寬相對測量誤差分別減小到1.26%和0.27%,遲滯引起的非線性誤差得到了補償,減小了掃描器控制誤差,提高了掃描精度。
[Abstract]:Piezoelectric actuators are widely used in scanning tunneling microscope (STM) scanners, but the hysteresis nonlinearity of piezoelectric materials affects the scanning accuracy of STM. In order to compensate the scanner control error caused by hysteresis and improve the scanning accuracy of STM, a feedforward controller based on hysteresis nonlinear model is designed and combined with PID feedback control. The designed controller is used in the scanning experiment and compared with the displacement feedback control scan. The experimental results show that the relative measurement error of grating period and the relative measurement error of grating linewidth are 4.41% and 2.65% respectively when the displacement feedback control is adopted. The relative measurement error of grating period and the relative measurement error of grating linewidth are reduced to 1.26% and 0.27% respectively. The nonlinear error caused by hysteresis is compensated and the control error of scanner is reduced and the scanning accuracy is improved.
【作者單位】： 南京航空航天大學機械結構力學及控制國家重點實驗室;南京理工大學能源與動力工程學院;
【基金】：國家重點基礎研究發(fā)展計劃(“九七三”計劃)資助項目(2015CB057501) 國家自然科學基金資助項目(11372133&51405235) 中央高�；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目(NE2015001&NE2015101) 中國博士后特別資助項目(2014T70514) 江蘇省基金重點資助項目(BK20150061) 江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目
【分類號】：TH742;TP273

【參考文獻】

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本文編號：2261225