基于壓電致動器的微掃描控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、微掃描成像技術(shù)是對同一場景進行多次采樣，利用多幅相互之間有微小位移的時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)有的成像探測器，不增加成像探測器的像素尺寸，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器，不需要昂貴的新成像器件，因而成本也較低。國外已將微掃描技術(shù)廣泛應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)域的應用。近幾年

2、來，國內(nèi)的微掃描算法研究正在逐漸活躍，但實際研究出的微掃描成像系統(tǒng)尚未有報道，研究水平與國外比有很大差距。高性能、高精度的致動器技術(shù)仍是迫切需要解決的核心技術(shù)之一。開展對高精度位移致動器及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研制，有助于提升國內(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、應用領(lǐng)域及國內(nèi)外的發(fā)展情況?；趬弘姱B堆致動器，本文設(shè)計了適用于微掃描成像的微位移放大驅(qū)動平臺及其控制系統(tǒng)。此外，本文介紹了柔性鉸鏈的特

3、點及三角形放大機構(gòu)的原理，基于三角形柔性鉸鏈放大原理設(shè)計了微位移放大機構(gòu)，利用微位移放大機構(gòu)構(gòu)建整個微位移驅(qū)動平臺。利用有限元分析軟件對微位移驅(qū)動平臺進行仿真分析，確定微位移驅(qū)動平臺的參數(shù)，并仿真測試其固有頻率、位移放大倍數(shù)及非線性誤差等特性。
　　壓電疊堆致動器存在著壓電材料固有的遲滯非線性（Hysteresis nonlinearity）。壓電疊堆致動器的遲滯非線性會使系統(tǒng)精度降低，嚴重時會產(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。本文設(shè)計的微掃描控制系統(tǒng)以壓電疊堆致動器作為驅(qū)動元件，也存在復雜的遲滯非線性。目前普遍的改善壓電致動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)中進行遲滯非線性補償。本文采用改進的Prandtl-Ishlinskii遲滯非線性模型的逆模型作為前饋控制器，設(shè)計逆補償模型的算法，通過測試微位移驅(qū)動平臺的特性確定逆補償模型的參數(shù)，改善微掃描控制系統(tǒng)的遲滯非線性。
　　本文設(shè)計了一個適用于