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公开(公告)号：CN114123853A
公开(公告)日：2022-03-01
申请号：CN202111399135.6
申请日：2021-11-19
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种原子力显微镜压电驱动器的多轴耦合迟滞预测方法，采集原子力显微镜压电管扫描器X轴由Y轴耦合产生的位移时间序列，利用观测函数和Koopman算子将原来的数据提升到高维空间，将多轴耦合非线性关系用线性的方程表示，其中利用提升数据构造汉克矩阵，并且利用两次降维，得到系统的模态信息，最终实现多轴耦合模型的建立。本发明所设计的预测方法能够对原子力显微镜压电管扫描器的多轴耦合进行建模，并对多轴耦合位移进行预测，可以在后期控制中有效提高原子力显微镜的高速高精成像，该方法能够推广于其他压电陶瓷驱动器产品中。
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公开(公告)号：CN112857668A
公开(公告)日：2021-05-28
申请号：CN202110280569.8
申请日：2021-03-16
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种压电陶瓷驱动器固定装置，属于压电陶瓷测量技术领域，该装置包括装置本体、第一固定件、第二固定机构和压力传感机构；装置本体包括可沿其轴向移动的钳口和位于钳口下方的钳身底座，钳身底座的上部依次安装有压力传感机构和第二固定机构，第一固定件安装于钳口底部，其相对于第二固定机构的一面设有锥形槽，第二固定机构用于承载压电陶瓷驱动器的矩体，钳口向钳身底座移动的过程中，第一固定件逐渐靠近压电陶瓷驱动器的半球体以使锥形槽的槽面与半球体的球面相切，从而完成压电陶瓷驱动器的固定，本发明可以实现固定压电陶瓷驱动器的功能，防止测量过程中压电陶瓷驱动器发生松动或偏移，可以显著提高测量效率，降低测量成本。
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公开(公告)号：CN114296349B
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202111617396.0
申请日：2021-12-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种纳米定位平台的磁滞控制方法和装置，属于纳米定位控制领域，该方法包括：将压电定位平台前一时刻的实际轨迹数据xt‑1和参考轨迹数据的差值输入基于迭代学习模型的预测控制器得到当前时刻的位移控制率uk(t)；uk(t)为当前时刻的最优模型预测控制率和迭代学习率的和；将uk(t)输入NARX前馈补偿器得到当前时刻的驱动电压vt；利用vt驱动压电定位平台位移，以获取当前时刻的实际轨道数据xt，将xt反馈至预测控制器得到下一时刻的位移控制率uk(t+1)；NARX前馈补偿器与压电定位平台串联构成近似线性系统。本发明能够在压电定位平台不同频率下工作时提高控制精度，增强抗干扰能力。
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公开(公告)号：CN114253138B
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202111546259.2
申请日：2021-12-16
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于动态延时PI模型的纳米定位平台补偿控制方法及系统，属于控制工程领域，方法包括：在多个频率下，分别采集纳米定位平台中压电驱动器在不同驱动电压下产生的输出位移，并生成各频率下驱动电压与输出位移的磁滞曲线；建立包含延时play算子的动态延时PI模型，用于求取延时play算子的驱动电压项中分别引入有上升延时系数和下降延时系数；调节上升延时系数和下降延时系数，直至动态延时PI模型与各磁滞曲线之间的拟合度均小于预设阈值；求解最优动态延时PI模型的逆模型，并基于逆模型对纳米定位平台进行补偿控制。补偿压电驱动器的非对称和速率相关的磁滞非线性，实现纳米定位平台的精确控制。
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公开(公告)号：CN114253138A
公开(公告)日：2022-03-29
申请号：CN202111546259.2
申请日：2021-12-16
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于动态延时PI模型的纳米定位平台补偿控制方法及系统，属于控制工程领域，方法包括：在多个频率下，分别采集纳米定位平台中压电驱动器在不同驱动电压下产生的输出位移，并生成各频率下驱动电压与输出位移的磁滞曲线；建立包含延时play算子的动态延时PI模型，用于求取延时play算子的驱动电压项中分别引入有上升延时系数和下降延时系数；调节上升延时系数和下降延时系数，直至动态延时PI模型与各磁滞曲线之间的拟合度均小于预设阈值；求解最优动态延时PI模型的逆模型，并基于逆模型对纳米定位平台进行补偿控制。补偿压电驱动器的非对称和速率相关的磁滞非线性，实现纳米定位平台的精确控制。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113759770A
公开(公告)日：2021-12-07
申请号：CN202110913065.5
申请日：2021-08-10
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 本发明公开了一种二维纳米定位平台控制系统，包括：控制板、输入控制回路和输出反馈回路；输入控制回路的输入端和输出端分别与控制板的输出端和二维纳米定位平台的输入端连接，用于将控制板输出的控制信号转换为二维纳米定位平台驱动信号；输出反馈回路的输出端与控制板的输入端连接，用于将激光位移传感器测量的二维纳米定位平台位移数据传输至控制板，以供控制板生成控制信号。通过采用四个驱动器以对称差分驱动模式驱动纳米定位平台的XY轴，相较于传统单驱动模式可有效减少纳米定位平台的滞环与多轴耦合误差，结合高精度位移传感器实现高性能的闭环反馈控制器，能够对二维纳米定位平台精密定位运行的精准稳定控制。
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公开(公告)号：CN114253139B
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202111562494.9
申请日：2021-12-20
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于切换结构的纳米定位平台控制系统，属于精密定位控制领域，包括：第一整流切换器，用于将输入至系统中的非光滑输入信号整流为光滑输入信号并输出；第二整流切换器，用于将被控纳米定位平台的非光滑输出信号整流为光滑反馈信号并负反馈至第一加法器；第一加法器，用于将光滑输入信号与光滑反馈信号相减，得到第一差值信号并输出；第一积分器，用于对第一差值信号进行积分处理，得到第一积分信号并输出；逆变切换器，用于将第一积分信号逆变为非光滑积分信号并输出；控制单元，用于根据非光滑积分信号生成相应的控制信号以控制被控纳米定位平台。增大系统控制带宽，使得定位平台实现更高的信号追踪频率。
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公开(公告)号：CN114296349A
公开(公告)日：2022-04-08
申请号：CN202111617396.0
申请日：2021-12-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种纳米定位平台的磁滞控制方法和装置，属于纳米定位控制领域，该方法包括：将压电定位平台前一时刻的实际轨迹数据xt‑1和参考轨迹数据的差值输入基于迭代学习模型的预测控制器得到当前时刻的位移控制率uk(t)；uk(t)为当前时刻的最优模型预测控制率和迭代学习率的和；将uk(t)输入NARX前馈补偿器得到当前时刻的驱动电压vt；利用vt驱动压电定位平台位移，以获取当前时刻的实际轨道数据xt，将xt反馈至预测控制器得到下一时刻的位移控制率uk(t+1)；NARX前馈补偿器与压电定位平台串联构成近似线性系统。本发明能够在压电定位平台不同频率下工作时提高控制精度，增强抗干扰能力。
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公开(公告)号：CN113719704A
公开(公告)日：2021-11-30
申请号：CN202110913075.9
申请日：2021-08-10
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种大行程二位纳米定位平台，采用关于运动平台成中心对称的方式设置了多个结构相同的矩形杠杆放大单元锯齿杠杆放大单元，采用两级运动位移放大单元，以矩形放大杠杆为一级结构，放大XY方向位移，以锯齿杠杆放大单元为二级结构，对矩形杠杆放大单元的内部形变进行二次放大，利用柔性铰链的微小形变传递位移和完成解耦，大幅度提高了运动平台定位的精确性；相比于传统杠杆放大单元，有着更大的放大比，该平台在定位时高速准确、行动行程大，能够完成二维平面轨迹的精确追踪任务，可用于大行程的影像级原子力显微镜的设计。
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公开(公告)号：CN114123853B
公开(公告)日：2024-03-19
申请号：CN202111399135.6
申请日：2021-11-19
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种原子力显微镜压电驱动器的多轴耦合迟滞预测方法，采集原子力显微镜压电管扫描器X轴由Y轴耦合产生的位移时间序列，利用观测函数和Koopman算子将原来的数据提升到高维空间，将多轴耦合非线性关系用线性的方程表示，其中利用提升数据构造汉克矩阵，并且利用两次降维，得到系统的模态信息，最终实现多轴耦合模型的建立。本发明所设计的预测方法能够对原子力显微镜压电管扫描器的多轴耦合进行建模，并对多轴耦合位移进行预测，可以在后期控制中有效提高原子力显微镜的高速高精成像，该方法能够推广于其他压电陶瓷驱动器产品中。
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