AFM工作臺(tái)掃描控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文在對(duì)原子力顯微鏡的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析和綜述的基礎(chǔ)上，討論了原子力顯微鏡的工作原理、工作模式。闡述了現(xiàn)有的原子力顯微鏡存在的問題，分析研究了探針結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)干擾和壓電陶瓷遲滯對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)了測(cè)頭的相關(guān)部件。
　　壓電陶瓷工作臺(tái)是原子力顯微鏡系統(tǒng)核心部件之一，壓電陶瓷存在的遲滯特性嚴(yán)重影響了原子力顯微鏡系統(tǒng)的定位精度和掃描精度。本文針對(duì)原子力顯微鏡工作臺(tái)存在的遲滯現(xiàn)象進(jìn)行了研究，建立了一種描述遲滯特性的遲滯數(shù)學(xué)模型，該模型可以

2、模擬出任意一條遲滯曲線。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)學(xué)模型可以精確描述遲滯現(xiàn)象，模型的誤差在1％左右，它為AFM工作臺(tái)掃描控制方法的研究提供了模型基礎(chǔ)。
　　本文完成了基于遲滯數(shù)學(xué)模型的開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，包括遲滯數(shù)學(xué)模型參數(shù)的識(shí)別，逆模型的求取。對(duì)系統(tǒng)的定位能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工作臺(tái)的定位精度明顯提高，系統(tǒng)定位誤差由10%減小至1.5%。
　　為進(jìn)一步提高工作臺(tái)的定位精度，本文建立了基于遲滯模型的閉環(huán)掃描控制系統(tǒng)