發(fā)布時(shí)間：2020-12-08 18:17

　　根據(jù)原子間相互力的作用通過(guò)原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,簡(jiǎn)稱(chēng)AFM）可以獲得納米樣品的三維形貌,目前商用AFM系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)PI控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品掃描成像。但是AFM系統(tǒng)操作復(fù)雜以及壓電陶瓷非線性特性,使傳統(tǒng)PI控制器很難獲得清晰完整的樣品圖像,對(duì)控制算法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)可靠的高精度AFM掃描成像的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對(duì)PI控制器測(cè)量精度不足的缺點(diǎn),通過(guò)自制AFM系統(tǒng)建立了AFM系統(tǒng)仿真平臺(tái),研究了控制參數(shù)對(duì)AFM系統(tǒng)的影響,并整定了系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)控制參數(shù)。根據(jù)壓電陶瓷位移平臺(tái)的掃描運(yùn)動(dòng)具有重復(fù)性,符合迭代學(xué)習(xí)控制算法的要求,從而設(shè)計(jì)了開(kāi)環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制算法以及閉環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制算法,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)研究了兩種控制算法對(duì)期望信號(hào)的跟蹤性能。針對(duì)非線性復(fù)雜AFM系統(tǒng),常規(guī)PID型迭代學(xué)習(xí)算法自適應(yīng)能力明顯不足的缺點(diǎn),通過(guò)將模糊自適應(yīng)控制與閉環(huán)PID型迭代學(xué)習(xí)控制與傳統(tǒng)PI控制相結(jié)合,設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)PI控制器（Fuzzy Adaptive Closed-loop Iterative Learning PI Controller,簡(jiǎn)稱(chēng)FA... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

自制AFM系統(tǒng)組成原理框圖

第2章AFM系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)16圖2.16壓電陶瓷控制器閉環(huán)控制示意圖圖2.17壓電陶瓷位移平臺(tái)輸出電壓值隨時(shí)間變化響應(yīng)曲線圖2.18刪除平穩(wěn)電壓值壓電陶瓷位移平臺(tái)階躍響應(yīng)曲線圖2.19濾波后壓電陶瓷位移平臺(tái)階躍響應(yīng)曲線

第 2 章 AFM 系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì) 得到，四象限光電探測(cè)器在[-0.8,0.8]mm 區(qū)間上電壓值近似線性變化, 探測(cè)器上光斑位置與電壓值擬合曲線如圖 2.22 所示,經(jīng)過(guò)線性擬合后得到四象限光電探測(cè)器數(shù)學(xué)模型為: g(x) 694.498x 32.025 （2-9）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]原子力顯微鏡成像與納米操作控制的研究[D]. 周嫻瑋.南開(kāi)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]原子力顯微鏡納米級(jí)定位平臺(tái)設(shè)計(jì)與測(cè)試技術(shù)研究[D]. 武興盛.中北大學(xué) 2019
[2]改進(jìn)的迭代學(xué)習(xí)控制算法及其魯棒性分析[D]. 熊戰(zhàn)磊.鄭州大學(xué) 2019
[3]基于模糊自適應(yīng)控制的城軌列車(chē)牽引控制策略研究與仿真[D]. 王花.蘭州交通大學(xué) 2018
[4]單層MoS2 FET的制備及其穩(wěn)定性的研究[D]. 李東勇.清華大學(xué) 2017
[5]原子力顯微鏡遠(yuǎn)程細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)[D]. 劉元澤.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2017
[6]新型多掃描器原子力顯微鏡技術(shù)及系統(tǒng)[D]. 桑青.浙江大學(xué) 2013
[7]電渣爐的模糊迭代學(xué)習(xí)控制研究[D]. 范其明.東北大學(xué) 2011
[8]迭代學(xué)習(xí)控制理論的算法研究[D]. 顧大可.東北電力大學(xué) 2007



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