基于变比模型的AFM扫描器迟滞建模与控制  

Non-Equiratio Model Based Hysteresis Modeling and Control of AFM Piezo-Scanner

作　　者：张玉东[1] 方勇纯[1] 余冠云[2] 吴浚瀚[2] 

机构地区：[1]南开大学信息技术科学学院,天津300071 [2]本原纳米仪器有限公司,广东广州510070

出　　处：《控制工程》2010年第4期426-429,435,共5页Control Engineering of China

基　　金：教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-06-2010);国家863计划重点资助项目(2009AA043703)

摘　　要：针对迟滞非线性引起的压电扫描器定位不准确问题,提出一种基于变比模型的迟滞前馈控制方法。通过分析原子力显微镜(AFM)扫描图像数据,利用变比模型,对压电扫描器的迟滞非线性进行了准确建模,在此基础上,针对原子力显微镜纳米级表面成像过程中压电扫描器的周期性运动轨迹,设计一种基于逆的前馈控制策略。将所提出的迟滞补偿算法应用于本原CSPM5500系列原子力显微镜系统,实验结果表明这种方法明显减弱了迟滞非线性的影响,有效抑制了图像畸变,提高了AFM系统的成像性能。A feedforward control method based on non-equiratio model is proposed to reduce the positioning error of an atomic force micrsscpoe (AFM)piezo-scanner caused by the hysteresis nonlinearity.By analyzing the AFM image data,an exact hysteresis nonlinear model is obtained for the AFM piezo-scanner.An inversion-based compensation strategy is proposed for periodic trajectories of the piezo -scanner during AFM scanning process on nano surface.The proposed hysteresis compensation algorithm is applied to Being CSPM5...

关 键 词：原子力显微镜 迟滞 变比模型 逆补偿 

分 类 号：TH742[机械工程—光学工程]