基于壓電致動(dòng)器的微掃描控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、微掃描成像技術(shù)是對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行多次采樣，利用多幅相互之間有微小位移的時(shí)間序列低分辨率圖像重建一幅高分辨率圖像。微掃描成像技術(shù)采用現(xiàn)有的成像探測(cè)器，不增加成像探測(cè)器的像素尺寸，通過掃描的方法減少圖像的頻率混疊，提高成像系統(tǒng)的空間采樣率，明顯提高了成像系統(tǒng)的分辨力。微掃描技術(shù)基于現(xiàn)有的成熟的成像探測(cè)器，不需要昂貴的新成像器件，因而成本也較低。國(guó)外已將微掃描技術(shù)廣泛應(yīng)用在紅外成像和可見光成像等領(lǐng)域，也在探索其在合成孔徑成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。近幾年

2、來(lái)，國(guó)內(nèi)的微掃描算法研究正在逐漸活躍，但實(shí)際研究出的微掃描成像系統(tǒng)尚未有報(bào)道，研究水平與國(guó)外比有很大差距。高性能、高精度的致動(dòng)器技術(shù)仍是迫切需要解決的核心技術(shù)之一。開展對(duì)高精度位移致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研制，有助于提升國(guó)內(nèi)微掃描成像的技術(shù)水平。
　　本文闡述了超分辨率成像微掃描系統(tǒng)的原理、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況?；趬弘姱B堆致動(dòng)器，本文設(shè)計(jì)了適用于微掃描成像的微位移放大驅(qū)動(dòng)平臺(tái)及其控制系統(tǒng)。此外，本文介紹了柔性鉸鏈的特

3、點(diǎn)及三角形放大機(jī)構(gòu)的原理，基于三角形柔性鉸鏈放大原理設(shè)計(jì)了微位移放大機(jī)構(gòu)，利用微位移放大機(jī)構(gòu)構(gòu)建整個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。利用有限元分析軟件對(duì)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行仿真分析，確定微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的參數(shù)，并仿真測(cè)試其固有頻率、位移放大倍數(shù)及非線性誤差等特性。
　　壓電疊堆致動(dòng)器存在著壓電材料固有的遲滯非線性（Hysteresis nonlinearity）。壓電疊堆致動(dòng)器的遲滯非線性會(huì)使系統(tǒng)精度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)不穩(wěn)定，改善遲滯非線性是壓電

4、精密控制系統(tǒng)的主要研究目標(biāo)。本文設(shè)計(jì)的微掃描控制系統(tǒng)以壓電疊堆致動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)元件，也存在復(fù)雜的遲滯非線性。目前普遍的改善壓電致動(dòng)器遲滯非線性的方法是利用逆遲滯模型作為前饋控制器，將其串入控制系統(tǒng)中進(jìn)行遲滯非線性補(bǔ)償。本文采用改進(jìn)的Prandtl-Ishlinskii遲滯非線性模型的逆模型作為前饋控制器，設(shè)計(jì)逆補(bǔ)償模型的算法，通過測(cè)試微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的特性確定逆補(bǔ)償模型的參數(shù)，改善微掃描控制系統(tǒng)的遲滯非線性。
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于