电磁驱动微镜的H_∞控制及其应用

发布时间：2018-08-27 07:15

【摘要】：MEMS微镜是一种尺寸在微米级的光学器件。具有小型化、集成度高、驱动能量小、动静态性能好、可批量生产等特点。广泛应用于光通信、条形码扫描、高清投影、医学成像等领域。其中,电磁驱动微镜因其具有驱动电压低、响应速度快、偏转角度大等优势,而逐渐受到研究者重视。各类应用对MEMS微镜性能要求不断提高。相较于传统改进器件的方法,采用控制策略提高微镜系统性能具有成本低、效果显著的优点。本文分析了电磁驱动微镜系统PID控制存在的问题,设计H_∞控制器改善系统性能,并实现光开关和条形码扫描器功能。本文内容主要包括:1.采用机理法和扫频法对微镜系统建模。机理法通过分析微镜各项参数与性能的关系建立系统模型,并说明系统存在未建模动态;扫频法则从频域角度分析系统阶次,获得更准确的模型参数。通过仿真和实验结果对比,验证了模型的有效性。2.在微镜平台上设计并实现PID控制,通过仿真与实验结果对比,分析PID控制效果及对系统未建模动态的鲁棒性能、控制量能耗和抑制输出噪声等性能。说明了PID控制存在的问题,需要进一步研究解决。3.在微镜平台上设计并实现H_∞控制。针对PID控制存在的问题,选择混合灵敏度优化模型,设计H_∞控制器。在保证系统具有较好的动静态特性基础上,提高对系统未建模动态的鲁棒性能,降低控制器输出功耗,抑制噪声。实验结果表明H_∞控制能够较好地解决PID控制的问题。4.电磁驱动微镜系统H_∞控制的应用。通过对比实验,说明H_∞控制比PID控制微镜闭环系统具有更好的跟踪三角波、方波的性能。进一步实现光开关、条形码扫描,均获得了良好的效果。
[Abstract]:MEMS micromirror is an optical device of micrometer size. With miniaturization, high integration, small driving energy, dynamic and static performance, batch production and so on. Widely used in optical communication, bar code scanning, high-definition projection, medical imaging and other fields. Electromagnetically driven micromirror has been paid more and more attention because of its advantages of low driving voltage, fast response speed and large deflection angle. All kinds of applications have improved the performance of MEMS micromirror. Compared with the traditional method of improving the device, the control strategy to improve the performance of the micromirror system has the advantages of low cost and remarkable effect. In this paper, the problems existing in PID control of electromagnetically driven micromirror system are analyzed. The H鈭，

本文编号：2206518