SEM纳米构件操作力学模型分析及预测控制

发布时间：2017-08-24 04:43

  本文关键词：SEM纳米构件操作力学模型分析及预测控制

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【摘要】：纳米操作技术是目前微纳研究领域的前沿操作技术,关乎于众多领域的发展和研究,操作过程中粘着力的研究则是纳米操作技术的关键问题。微观环境不同于宏观环境,由于尺寸效应的影响,粘着力为主要影响力,为避免操作过程中纳米线出现弯曲及断裂现象,本文针对SEM下纳米线操作过程中的力学现象进行建模及分析;为确保操作过程中的良好的准确性和实时性,引入预测控制系统,采用BP神经网络预测模型对纳米定位器Attocube进行控制。为研究纳米操作过程中各构件间的粘着模型,在对纳观环境力学模型分析的基础上,建立粒子间的粘着接触模型,以此为基础建立纳米线-纳米线、纳米线-基底以及探针-基底间的粘着接触模型,并分析粘着力与构件间距离的关系。为研究操作过程中纳米线弯曲或断裂现象,首先对纳米线力学性能指标:弯曲应力和断裂强度进行研究,分析纳米线长度和半径于弯曲现象的关系,并结合粘着现象理论,用Matlab仿真软件和Lammps分子动力学软件仿真分析。为达到纳米操作控制系统的自动化,对纳米操作定位器Attocube进行预测控制,采用BP神经网络预测控制算法,预测模型和滚动优化模型分别采用两个三层神经网络进行,首先验证BP神经网络算法的逼近效果和预测控制算法的预测效果,然后对Attocube数学建模,搭建整体控制系统,分别以阶跃信号和正弦信号为输入信号仿真Attocube的两种工作模式,完成对操作整体过程的预测控制。在SEM纳米操作控制系统加入预测控制理论,仿真结果表明预测控制可应用于微纳米操作,并控制效果较好,可进行更为深入的研究。
【关键词】：纳米操作 纳米线弯曲 纳米线断裂 预测控制
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 微/纳操作系统研究现状11-13
• 1.2.2 纳米级粘着接触研究现状13-14
• 1.2.3 预测控制研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 第2章 纳米操作粘着接触模型建立16-26
• 2.1 纳米尺度粘着接触问题16-18
• 2.2 连续介质力粘着接触模型18-22
• 2.2.1 连续介质研究方法简介18-20
• 2.2.2 粘着接触模型建立及计算20-22
• 2.3 粘着接触模型仿真分析22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 纳米线弯曲及断裂机理分析26-38
• 3.1 纳米线力学性能分析26-30
• 3.1.1 弹性模量计算26-27
• 3.1.2 弯曲应变力计算27-28
• 3.1.3 纳米线力学性能仿真分析28-30
• 3.2 分子动力学仿真参数30-32
• 3.3 纳米线弯曲机理分析及仿真32-35
• 3.3.1 弯曲机理分析32-34
• 3.3.2 弯曲现象仿真分析34-35
• 3.4 纳米线断裂机理分析及仿真35-37
• 3.4.1 断裂机理分析35-36
• 3.4.2 断裂现象仿真分析36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 纳米操作系统的预测控制38-56
• 4.1 纳米操作预测控制系统的研究意义38
• 4.2 BP神经网络38-40
• 4.2.1 BP神经网络工作原理38
• 4.2.2 BP神经网络学习过程38-40
• 4.2.3 BP神经网络算法仿真验证40
• 4.3 预测控制40-43
• 4.3.1 预测控制原理40-41
• 4.3.2 广义预测控制算法41-42
• 4.3.3 预测控制仿真验证42-43
• 4.4 基于BP神经网络的广义预测控制43-47
• 4.4.1 控制系统结构设计43
• 4.4.2 NNP预测控制模型43-45
• 4.4.3 NNC滚动优化模型45-47
• 4.5 纳米操作控制系统数学模型建立47-49
• 4.6 仿真验证49-55
• 4.6.1 预测控制系统模型搭建49-53
• 4.6.2 预测控制仿真分析53-55
• 4.7 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和获得的专利61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：729268