以掃描探針顯微鏡和激光掃描共聚焦顯微鏡等為代表的超精密科學(xué)檢測(cè)儀器是人類探索微觀世界的基礎(chǔ)工具,在納米科技的諸多分支學(xué)科中具有不可替代的作用。隨著納米科技領(lǐng)域?qū)z測(cè)精度的要求不斷提高,其對(duì)柔性微動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)掃描精度要求也越來越高。與強(qiáng)調(diào)重復(fù)定位精度等“靜態(tài)”性能的納米定位技術(shù)不同,納米掃描更強(qiáng)調(diào)對(duì)特定軌跡/輪廓的超精密跟蹤以及瞬態(tài)響應(yīng)等“動(dòng)態(tài)”運(yùn)動(dòng)性能,并往往需要更大的行程和更高的運(yùn)動(dòng)速度。這對(duì)壓電柔性微動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精確建模與精密跟蹤控制均提出了極大的挑戰(zhàn)。針對(duì)上述挑戰(zhàn),本文以面向納米掃描應(yīng)用的壓電柔性微動(dòng)平臺(tái)為研究對(duì)象,圍繞柔性機(jī)構(gòu)建模、精密跟蹤控制與實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)層次展開研究。從柔性機(jī)構(gòu)的變形機(jī)理入手,深入研究柔性位移放大機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的建模方法,建立描述柔性微動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性的精確數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,研究面向納米掃描的并聯(lián)內(nèi)模與重復(fù)控制等超精密跟蹤控制算法,并進(jìn)一步通過引入與其結(jié)構(gòu)相匹配的抗飽和補(bǔ)償單元,全面提高壓電柔性微動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)跟蹤性能。最后,基于搭建的納米伺服控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試和評(píng)估所提出的控制方法的有效性。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,針對(duì)柔性微動(dòng)平臺(tái)中保證運(yùn)... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２激光掃描共焦顯微鏡工作原理［９］??器密運(yùn)動(dòng)

柔性鉸鏈?zhǔn)且环N利用材料彈性變形傳遞力和運(yùn)動(dòng)的新型機(jī)構(gòu)，無摩擦和運(yùn)??動(dòng)間隙，因而具有超高的位移分辨率和運(yùn)動(dòng)精度［ｎ］。最常見的柔性鉸鏈為如??圖１－４所示的具有圓弧、矩形和橢圓形狀的切口型柔性鉸鏈，其切口處較為薄弱，??－４－??

需要指出的是，切口型柔性鉸鏈具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)精度高的特點(diǎn)，但是，??其只能允許很小的相對(duì)轉(zhuǎn)角位移，限制了其在超精密測(cè)量、加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。??而圖１－５所示的柔性板簧（葉型柔性鉸鏈）Ｉ３７－３％和其傳統(tǒng)切口型柔性鉸鏈相??比，具有較大的變形能力，但卻容易導(dǎo)致寄生位移。因此，為同時(shí)滿足運(yùn)動(dòng)精??度和行程的需求，柔性微動(dòng)平臺(tái)往往由切口型柔性鉸鏈和柔性板簧兩種柔性單??元組合而成。??Ｌ＿±｜ｉ?Ａ??圖１－５葉型柔順鉸鏈［３８３９］??１．２．３柔性位移放大機(jī)構(gòu)??構(gòu)成柔性微動(dòng)平臺(tái)的柔性機(jī)構(gòu)，從功能上可以分為兩類：保證運(yùn)動(dòng)范圍的??位移放大機(jī)構(gòu)和保證運(yùn)動(dòng)精度的位移導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。目前，在柔性微動(dòng)平臺(tái)的結(jié)??－５－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3477505