微纳结构成像复合控制系统技术研究
发布时间：2021-07-06 20:45
20世纪以来,随着人们对纳米科技的深入研究,纳米级的元器件得到了广泛的应用。纳米成像控制系统作为研究纳米科技的重要工具,其成像深度小,限制了纳米成像控制系统的应用范围,阻碍了纳米科技深入发展的进程。为提高纳米成像控制系统的成像深度,本文首先搭建了粗位移成像平台与精位移成像平台相结合的微纳结构成像复合控制系统。然后,采用恒定电压值的方法建立了复合控制系统的数学模型。同时,为提高复合控制系统的动态性能,采用自适应模糊控制方法对PI参数进行优化。最后,验证复合控制系统以及控制方法的可行性。成像实验结果表明:搭建的微纳结构成像复合控制系统可实现微纳米结构的样品成像,且成像深度可达到1300nm,与纳米成像控制系统相比提高了成像深度,且光栅结构清晰,整体和边缘信息比较完整。基于自适应模糊PI控制方法获得的光栅形貌图像质量优于PI控制方法获得的光栅形貌图像质量。本文研究的微纳结构成像复合控制系统不仅保留了纳米成像控制系统的成像精度,同时利用粗位移成像平台提高了成像深度,实现了对深度较大样品表面形貌的全方位呈现,极大的拓展了微纳结构成像复合控制系统的应用范围。
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反
第2章微纳结构成像复合控制系统研究92.2.2成像方式传统纳米成像控制系统中将成像方式划分为：图2.6样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。这种方式控制简单容易实现。图2.7探针成像式2）探针成像式：如图2.7悬臂梁被固定在成像平台上。在扫描时被测样品保持不动，精位移成像平台带动悬臂梁在被测样品的水平方向进行有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。图2.8样品扫描探针反馈式3）样品扫描探针反馈式：如图2.8悬臂梁被固定在只做纵向反馈的精位移成像平台和粗位移成像平台上，另外一个精位移成像平台带动样品在水平方向运动。本文选用的扫描成像方式为简单容易实现的样品成像方式。2.3微纳结构成像复合控制系统微纳结构成像复合控制系统的成像性能是由其各个组成模块的工作性能共同决定，每一个模块的工作性能都会影响整个系统的成像性能。因此，本小节将对各个组成模块进行分析。
第2章微纳结构成像复合控制系统研究92.2.2成像方式传统纳米成像控制系统中将成像方式划分为：图2.6样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。这种方式控制简单容易实现。图2.7探针成像式2）探针成像式：如图2.7悬臂梁被固定在成像平台上。在扫描时被测样品保持不动，精位移成像平台带动悬臂梁在被测样品的水平方向进行有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。图2.8样品扫描探针反馈式3）样品扫描探针反馈式：如图2.8悬臂梁被固定在只做纵向反馈的精位移成像平台和粗位移成像平台上，另外一个精位移成像平台带动样品在水平方向运动。本文选用的扫描成像方式为简单容易实现的样品成像方式。2.3微纳结构成像复合控制系统微纳结构成像复合控制系统的成像性能是由其各个组成模块的工作性能共同决定，每一个模块的工作性能都会影响整个系统的成像性能。因此，本小节将对各个组成模块进行分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选针器压电陶瓷驱动及往复位移特性研究[J]. 夏天宇,彭来湖,史伟民. 针织工业. 2019(11)
[2]基于模糊自适应PID控制的气动伺服系统位置控制[J]. 詹长书,詹鸿飞,李志鹏,林雨. 森林工程. 2019(06)
[3]一种新型多板卡的多通道同步采集实现技术[J]. 吴可. 电子质量. 2019(06)
[4]微纳操纵成像系统自适应模糊PI控制器设计[J]. 王一帆,赵庆旭,王盼,吴文鹏,胡贞. 电光与控制. 2019(04)
[5]两轮毂农用无人车自动转向自适应模糊PID控制研究[J]. 牛婷婷,王劲松. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[6]X轴分离式高速原子力显微镜系统设计[J]. 刘璐,吴森,胡晓东,庞海,胡小唐. 光学精密工程. 2018(03)
[7]两相混合式步进电机建模与仿真[J]. 余驰,李健仁,张刚峰. 兵工自动化. 2016(02)
[8]用于四象限探测器光斑位置检测的数据采集传输系统设计[J]. 杨兆龙,陈云善,伞晓刚,张艳华,吴志勇. 液晶与显示. 2016(01)
[9]大范围快速AFM的高速高精度控制系统[J]. 邓卫梅,薛虹,陈代谢,殷伯华,韩立. 仪表技术与传感器. 2015(01)
[10]高速大扫描范围原子力显微镜系统的设计[J]. 殷伯华,陈代谢,林云生,初明璋,韩立. 光学精密工程. 2011(11)
博士论文
[1]原子力显微镜新技术的发展及其在大分子体系结构与性能研究中的应用[D]. 甘田生.华南理工大学 2017
[2]高稳定扫描隧道显微镜的研制与应用[D]. 王琦.中国科学技术大学 2014
[3]压电管式复合驱动器及其应用研究[D]. 马玉婷.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于模糊PID控制的永磁同步电机控制系统研究[D]. 于淼.长春工业大学 2019
[2]五相永磁同步电机控制系统研究[D]. 赵美玲.江苏大学 2018
[3]压电陶瓷驱动微位移平台及控制系统研究[D]. 彭芸浩.昆明理工大学 2017
[4]基于多重扫描器的原子力显微镜系统研制[D]. 秦春.浙江大学 2017
[5]大行程精密工作台控制系统设计[D]. 杨潇.华中科技大学 2016
[6]基于四象限探测器的光斑位置检测数据采集与处理系统的设计及实现[D]. 杨兆龙.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[7]一种新型高速原子力显微镜测头结构设计[D]. 汪维忠.天津大学 2014
[8]基于PZT的微纳混合扫描系统的研究[D]. 彭艳芹.长春理工大学 2013
[9]新型多扫描器原子力显微镜技术及系统[D]. 桑青.浙江大学 2013
[10]双扫描器宽范围原子力显微镜技术及系统[D]. 谢志刚.浙江大学 2011
本文编号：3268940
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反
第2章微纳结构成像复合控制系统研究92.2.2成像方式传统纳米成像控制系统中将成像方式划分为：图2.6样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。这种方式控制简单容易实现。图2.7探针成像式2）探针成像式：如图2.7悬臂梁被固定在成像平台上。在扫描时被测样品保持不动，精位移成像平台带动悬臂梁在被测样品的水平方向进行有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。图2.8样品扫描探针反馈式3）样品扫描探针反馈式：如图2.8悬臂梁被固定在只做纵向反馈的精位移成像平台和粗位移成像平台上，另外一个精位移成像平台带动样品在水平方向运动。本文选用的扫描成像方式为简单容易实现的样品成像方式。2.3微纳结构成像复合控制系统微纳结构成像复合控制系统的成像性能是由其各个组成模块的工作性能共同决定，每一个模块的工作性能都会影响整个系统的成像性能。因此，本小节将对各个组成模块进行分析。
第2章微纳结构成像复合控制系统研究92.2.2成像方式传统纳米成像控制系统中将成像方式划分为：图2.6样品成像式1）样品成像式：如图2.6保持悬臂梁的位置不变，驱动精位移成像平台带动被测样品在水平方向有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。这种方式控制简单容易实现。图2.7探针成像式2）探针成像式：如图2.7悬臂梁被固定在成像平台上。在扫描时被测样品保持不动，精位移成像平台带动悬臂梁在被测样品的水平方向进行有规律的运动，纵向精位移成像平台和粗位移成像平台相互配合做反馈运动。图2.8样品扫描探针反馈式3）样品扫描探针反馈式：如图2.8悬臂梁被固定在只做纵向反馈的精位移成像平台和粗位移成像平台上，另外一个精位移成像平台带动样品在水平方向运动。本文选用的扫描成像方式为简单容易实现的样品成像方式。2.3微纳结构成像复合控制系统微纳结构成像复合控制系统的成像性能是由其各个组成模块的工作性能共同决定，每一个模块的工作性能都会影响整个系统的成像性能。因此，本小节将对各个组成模块进行分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]选针器压电陶瓷驱动及往复位移特性研究[J]. 夏天宇,彭来湖,史伟民. 针织工业. 2019(11)
[2]基于模糊自适应PID控制的气动伺服系统位置控制[J]. 詹长书,詹鸿飞,李志鹏,林雨. 森林工程. 2019(06)
[3]一种新型多板卡的多通道同步采集实现技术[J]. 吴可. 电子质量. 2019(06)
[4]微纳操纵成像系统自适应模糊PI控制器设计[J]. 王一帆,赵庆旭,王盼,吴文鹏,胡贞. 电光与控制. 2019(04)
[5]两轮毂农用无人车自动转向自适应模糊PID控制研究[J]. 牛婷婷,王劲松. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[6]X轴分离式高速原子力显微镜系统设计[J]. 刘璐,吴森,胡晓东,庞海,胡小唐. 光学精密工程. 2018(03)
[7]两相混合式步进电机建模与仿真[J]. 余驰,李健仁,张刚峰. 兵工自动化. 2016(02)
[8]用于四象限探测器光斑位置检测的数据采集传输系统设计[J]. 杨兆龙,陈云善,伞晓刚,张艳华,吴志勇. 液晶与显示. 2016(01)
[9]大范围快速AFM的高速高精度控制系统[J]. 邓卫梅,薛虹,陈代谢,殷伯华,韩立. 仪表技术与传感器. 2015(01)
[10]高速大扫描范围原子力显微镜系统的设计[J]. 殷伯华,陈代谢,林云生,初明璋,韩立. 光学精密工程. 2011(11)
博士论文
[1]原子力显微镜新技术的发展及其在大分子体系结构与性能研究中的应用[D]. 甘田生.华南理工大学 2017
[2]高稳定扫描隧道显微镜的研制与应用[D]. 王琦.中国科学技术大学 2014
[3]压电管式复合驱动器及其应用研究[D]. 马玉婷.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于模糊PID控制的永磁同步电机控制系统研究[D]. 于淼.长春工业大学 2019
[2]五相永磁同步电机控制系统研究[D]. 赵美玲.江苏大学 2018
[3]压电陶瓷驱动微位移平台及控制系统研究[D]. 彭芸浩.昆明理工大学 2017
[4]基于多重扫描器的原子力显微镜系统研制[D]. 秦春.浙江大学 2017
[5]大行程精密工作台控制系统设计[D]. 杨潇.华中科技大学 2016
[6]基于四象限探测器的光斑位置检测数据采集与处理系统的设计及实现[D]. 杨兆龙.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[7]一种新型高速原子力显微镜测头结构设计[D]. 汪维忠.天津大学 2014
[8]基于PZT的微纳混合扫描系统的研究[D]. 彭艳芹.长春理工大学 2013
[9]新型多扫描器原子力显微镜技术及系统[D]. 桑青.浙江大学 2013
[10]双扫描器宽范围原子力显微镜技术及系统[D]. 谢志刚.浙江大学 2011
本文编号：3268940
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