A Nano Positioning Platform for STM and Its Compound Control Algorithm

超调(微波通信) PID控制器 磁滞 算法 模糊逻辑 非线性系统 计算机科学 控制理论(社会学) 执行机构 模糊控制系统 工程类 控制工程 人工智能 控制(管理) 物理 温度控制 电信 量子力学
作者
Xianguang Fan,Yu-liang Zhi,Cheng Liao,Jie Shen,Xin Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71: 1-9 被引量:16
标识
DOI:10.1109/tim.2021.3130307
摘要

Nano positioning platform, which is widely used in micro and nano measurement field such as scanning tunneling microscope (STM), becomes an indispensable multi-dimensional driving actuator. A good positioning platform is composed of precise mechanical structure, hardware circuits of signal detection, and software control algorithms. However, the nonlinear hysteresis characteristics of piezoelectric actuator (PZT), a common driver, affect the positioning accuracy. Therefore, it is significant to solve the nonlinearity for precise tracking. A nano positioning platform for STM is set up in this article. We propose a compound control algorithm of Bouc–Wen model and fuzzy–proportional–integral–derivative (PID) for STM to compensate and handle PZT's hysteresis. First, the Bouc–Wen model is established, whose parameters are identified by the genetic algorithm (GA), and the inverse discrete model data can be calculated. Then, the fuzzy theory is applied to the parameters' self-tuning of the traditional PID algorithm. Finally, the compound control combines open loop and closed loop, which achieves fast response, low overshoot, high precision, and favorable stability. The experimental results show that the proposed algorithm suitable for self-made STM nano positioning platform with small volume, open structure, convenient secondary transformation, easy disassembly, and self-tuning function can greatly improve the hysteresis nonlinearity and realize the accurate positioning.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
穢翼完成签到,获得积分10
1秒前
小羊发布了新的文献求助10
1秒前
yancaizhi完成签到,获得积分10
1秒前
SciGPT应助啦啦啦采纳,获得10
1秒前
Highjump发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
志摩001完成签到,获得积分10
2秒前
CAI完成签到,获得积分10
2秒前
111发布了新的文献求助10
2秒前
samantha完成签到 ,获得积分10
2秒前
shihuishui完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
没有花活儿完成签到,获得积分10
4秒前
kk应助文件撤销了驳回
4秒前
4秒前
solarrrrr完成签到,获得积分10
4秒前
五虎完成签到,获得积分10
4秒前
无限的谷蓝完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
白问安发布了新的文献求助10
5秒前
安静的成风完成签到,获得积分10
5秒前
美好稚晴完成签到 ,获得积分10
6秒前
need应助花蝴蝶采纳,获得10
6秒前
GDD完成签到,获得积分10
6秒前
共享精神应助摆哥采纳,获得10
6秒前
Jasper应助freedom采纳,获得10
6秒前
zhl2210536发布了新的文献求助10
8秒前
小星星完成签到 ,获得积分10
8秒前
wzx发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
RJL发布了新的文献求助10
8秒前
星星完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
shisui完成签到,获得积分10
9秒前
Y2LSK完成签到,获得积分10
10秒前
汉堡包应助maxwell116633采纳,获得10
10秒前
xx完成签到,获得积分10
10秒前
恋爱三角理论完成签到,获得积分10
10秒前
qingtong发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6035165
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7750207
关于积分的说明 16209948
捐赠科研通 5181736
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2773132
邀请新用户注册赠送积分活动 1756280
关于科研通互助平台的介绍 1641089