發(fā)布時間：2017-08-24 04:43

  本文關鍵詞：SEM納米構件操作力學模型分析及預測控制

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【摘要】：納米操作技術是目前微納研究領域的前沿操作技術,關乎于眾多領域的發(fā)展和研究,操作過程中粘著力的研究則是納米操作技術的關鍵問題。微觀環(huán)境不同于宏觀環(huán)境,由于尺寸效應的影響,粘著力為主要影響力,為避免操作過程中納米線出現(xiàn)彎曲及斷裂現(xiàn)象,本文針對SEM下納米線操作過程中的力學現(xiàn)象進行建模及分析;為確保操作過程中的良好的準確性和實時性,引入預測控制系統(tǒng),采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型對納米定位器Attocube進行控制。為研究納米操作過程中各構件間的粘著模型,在對納觀環(huán)境力學模型分析的基礎上,建立粒子間的粘著接觸模型,以此為基礎建立納米線-納米線、納米線-基底以及探針-基底間的粘著接觸模型,并分析粘著力與構件間距離的關系。為研究操作過程中納米線彎曲或斷裂現(xiàn)象,首先對納米線力學性能指標:彎曲應力和斷裂強度進行研究,分析納米線長度和半徑于彎曲現(xiàn)象的關系,并結合粘著現(xiàn)象理論,用Matlab仿真軟件和Lammps分子動力學軟件仿真分析。為達到納米操作控制系統(tǒng)的自動化,對納米操作定位器Attocube進行預測控制,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測控制算法,預測模型和滾動優(yōu)化模型分別采用兩個三層神經(jīng)網(wǎng)絡進行,首先驗證BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的逼近效果和預測控制算法的預測效果,然后對Attocube數(shù)學建模,搭建整體控制系統(tǒng),分別以階躍信號和正弦信號為輸入信號仿真Attocube的兩種工作模式,完成對操作整體過程的預測控制。在SEM納米操作控制系統(tǒng)加入預測控制理論,仿真結果表明預測控制可應用于微納米操作,并控制效果較好,可進行更為深入的研究。
【關鍵詞】：納米操作 納米線彎曲 納米線斷裂 預測控制
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 微/納操作系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 納米級粘著接觸研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 預測控制研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內容15-16
• 第2章 納米操作粘著接觸模型建立16-26
• 2.1 納米尺度粘著接觸問題16-18
• 2.2 連續(xù)介質力粘著接觸模型18-22
• 2.2.1 連續(xù)介質研究方法簡介18-20
• 2.2.2 粘著接觸模型建立及計算20-22
• 2.3 粘著接觸模型仿真分析22-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 納米線彎曲及斷裂機理分析26-38
• 3.1 納米線力學性能分析26-30
• 3.1.1 彈性模量計算26-27
• 3.1.2 彎曲應變力計算27-28
• 3.1.3 納米線力學性能仿真分析28-30
• 3.2 分子動力學仿真參數(shù)30-32
• 3.3 納米線彎曲機理分析及仿真32-35
• 3.3.1 彎曲機理分析32-34
• 3.3.2 彎曲現(xiàn)象仿真分析34-35
• 3.4 納米線斷裂機理分析及仿真35-37
• 3.4.1 斷裂機理分析35-36
• 3.4.2 斷裂現(xiàn)象仿真分析36-37
• 3.5 本章小結37-38
• 第4章 納米操作系統(tǒng)的預測控制38-56
• 4.1 納米操作預測控制系統(tǒng)的研究意義38
• 4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡38-40
• 4.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡工作原理38
• 4.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習過程38-40
• 4.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法仿真驗證40
• 4.3 預測控制40-43
• 4.3.1 預測控制原理40-41
• 4.3.2 廣義預測控制算法41-42
• 4.3.3 預測控制仿真驗證42-43
• 4.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的廣義預測控制43-47
• 4.4.1 控制系統(tǒng)結構設計43
• 4.4.2 NNP預測控制模型43-45
• 4.4.3 NNC滾動優(yōu)化模型45-47
• 4.5 納米操作控制系統(tǒng)數(shù)學模型建立47-49
• 4.6 仿真驗證49-55
• 4.6.1 預測控制系統(tǒng)模型搭建49-53
• 4.6.2 預測控制仿真分析53-55
• 4.7 本章小結55-56
• 結論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文和獲得的專利61-62
• 致謝62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 司麗娜;王曉力;;納米溝槽表面黏著接觸過程的分子動力學模擬研究[J];物理學報;2014年23期

2 袁帥;王越超;席寧;于海波;焦念東;于鵬;劉連慶;;機器人化微納操作研究進展[J];科學通報;2013年S2期

3 席裕庚;李德偉;林姝;;模型預測控制——現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J];自動化學報;2013年03期

4 李東潔;王金玉;尤波;肖萬哲;;納米操作研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];哈爾濱理工大學學報;2011年06期

5 李啟楷,張躍,褚武揚;納米壓痕形變過程的分子動力學模擬[J];金屬學報;2004年12期

6 蘭惠清,張嗣偉,王德國;自組裝膜納米壓痕的分子動力學模擬[J];摩擦學學報;2002年05期

7 陳增強,袁著祉,張燕;基于神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性預測控制綜述[J];控制工程;2002年04期

8 榮偉彬,孫立寧,曲東升,張濤,蔡鶴皋;基于壓電陶瓷管的三自由度微操作手建模與實驗[J];壓電與聲光;2002年02期

9 畢樹生,宗光華,趙瑋,李旭東,于靖軍;微操作技術的最新研究進展[J];中國科學基金;2001年03期

10 王旭永,王顯正,駱涵秀;六自由度并聯(lián)驅動平臺機構的位置姿態(tài)精度控制[J];儀器儀表學報;1997年06期

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本文編號：729268