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双级纳米定位系统的时空轨迹重设计及其在原子力显微镜中的应用
Guo, D., Nagel, W., Clayton, G., Leang, K.
IEEE/ASME Trans. Mechatron.
Abstract
本文聚焦于双级纳米定位系统的轨迹重设计方法，同时兼顾速度、行程与分辨率三大性能指标。双级纳米定位系统因其独特的长行程高速运行能力而日益普及。传统双级系统轨迹分配方法通常基于作动器频率特性，该过程可能导致参考信号的短行程低频分量分配失当。本研究提出一种基于行程-时间域的系统化轨迹重设计流程：首先根据可达定位带宽对目标轨迹进行时间分割，继而依据可达行程与定位分辨率进行空间分割。采用基于逆模型的前馈控制技术补偿压电式双级定位器的动态与迟滞特性；该控制架构的选取既突显新轨迹设计方法的改进效益，也适配于传感能力有限的平台。通过仿真与原子力显微镜实验验证，本重构方法相较仅考虑频率或行程的方案展现出显著优势。