硕士论文原子力显微镜自动控制算法研究.pdf

高蕊夫法博士学位论文原子力显微镜自动控制算法研究南开大学研究生院二。一一年四月丝绝苤控剑丕统董要励王丝搓逢邑拯照鲑越研究方向评阅人中图分类号:学校代码:密级:公开.·.
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摘要原子力显微镜且恢止惴河τ迷谀擅卓萍剂煊虻谋碚饔氩僮饕瞧鳌F发明及技术的革新在推动化学、材料、生物等纳米相关学科发展方面起了非常重要的作用。然而,上衲J酱吹娜毕荩绯上袼俣鹊停匝匪鹕舜螅操作不灵活等,却阻碍了其进一步的应用与发展。因此,近年来,研究人员在提升和扩展墓δ芊矫孀龀隽舜罅康呐统⑹浴6谏婕拔锢怼⒒怠自动控制等多个学科的研究中,目刂葡低秤忠虼嬖谥疃喔丛游侍舛制算法的设计带来新的挑战。简言之,这些问题主要包括:压电扫描器的迟滞非线性影响定位精度;压电扫描器较低的振动模态以及逐行扫描的成像模式限制了扫描成像的速度;系统模型参数未知导致控制器参数调节繁琐等。针对这些问题,本文对目刂扑惴ㄕ箍Q芯浚荚谕ü杓葡冉刂破鹘徊教升某上裥阅堋>咛宥裕疚牡闹饕9ぷ靼ㄒ韵滤母龇矫妫首先,提出了两种基于图像的迟滞建模与控制算法。迟滞非线性存在于包括压电扫描器在内的多种机电系统中,因其输入输出之间存在极其复杂的多重映射关系,所以对迟滞的建模与控制一直是自动控制领域研究的热点。在本项研究中,借助枷瘢⒗靡阎W既肥莸谋曜佳罚瓿闪硕訮变比两种迟滞模型的参数辨识。在此基础上,设计了一种基于逆的迟滞前馈补偿算法,将补偿方法用于实验室自行搭建的7攀狡教ㄉ喜⒍远嘀盅方行测试,结果表明该算法对迟滞引起的图像畸变有明显的抑制作用。此外,和传统方法相比,该方法避免了纳米级位移传感器的使用,且针对奶氐悖降低了算法的复杂度,更利于在导氏低持械挠τ谩第二,设计了一种基于学习策略的压电扫描器迟滞与振动控制方法。传统的ǔ9ぷ髟诮系偷纳杵德氏拢虼耍喽杂诔僦托вΓ沟缟杵鞯恼动模态并未对枷裰柿坎飨缘挠跋臁5ǖ鼻暗目蒲а芯科惹行枰L岣璩上竦乃俣取T谡庵智榭鱿拢沟缟杵鞯亩匦越ū患しⅲ⑶与其迟滞非线性耦合在一起,从而增加了控制器设计的难度。本文考虑到逐