【摘要】：壓電驅(qū)動(dòng)器被廣泛應(yīng)用于掃描隧道顯微鏡(scanning tunneling microscope,簡(jiǎn)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(bǔ)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(shè)計(jì)了前饋控制器,并與PID反饋控制相結(jié)合。利用所設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行了掃描實(shí)驗(yàn),并與位移反饋控制掃描進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用位移反饋控制時(shí)光柵周期相對(duì)測(cè)量誤差和光柵線寬相對(duì)測(cè)量誤差分別為4.41%和2.65%,采用遲滯逆模型與PID反饋的復(fù)合控制后,光柵周期相對(duì)測(cè)量誤差和光柵線寬相對(duì)測(cè)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(bǔ)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(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;南京理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院;
【基金】：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“九七三”計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2015CB057501) 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11372133&51405235) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(NE2015001&NE2015101) 中國博士后特別資助項(xiàng)目(2014T70514) 江蘇省基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(BK20150061) 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TH742;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2261225