《超高速掃描探針顯微鏡中的L1自適應控制理論研究》是依託浙江大學，由楊秦敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超高速掃描探針顯微鏡中的L1自適應控制理論研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：楊秦敏
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新一代超高速掃描探針顯微鏡（SPM）的研製是當今納米技術領域中的一項難題，而超高速納米定位系統更是其中的關鍵技術。本項目擬從理論和實驗套用兩個方面對其中的一些基本控制問題進行研究，採用L1自適應控制理論的方法改善納米定位系統，從而提高顯微鏡的成像速度以及納米推動的可靠性。具體研究內容包括：研究L1自適應控制理論，並將之擴展到非仿射高階多輸入多輸出非線性不確定系統；利用Lyapunov方法保證系統的瞬態和穩態回響；根據Preisac框架原理，建立壓電陶瓷驅動器中的蠕變、磁滯等強非線性環節的輸入輸出關係並利用線上逼近單元加以補償；實現L1算法與顯微鏡控制系統的嵌入式集成；建立顯微鏡探針與納米顆粒之間作用力的多維度、非穩態物理模型，使用新的控制器設計進行初步的全自動納米推動實驗。本項目研製成功後，將提高顯微鏡的成像速度10倍以上，並為實現納米生產奠定理論基礎。
結題摘要
新一代超高速掃描探針顯微鏡（SPM）的研製是當今納米技術領域中的一項難題，而超高速納米定位系統更是其中的關鍵技術。本項目從理論和實驗套用兩個方面對其中的一些基本控制問題開展了研究工作，採用系統辨識技術、L1自適應控制理論、計算機圖形學等方法改善納米定位系統，從而提高顯微鏡的成像速度以及納米推動的可靠性。具體完成的研究內容包括：提出了一種新的L1自適應控制理論，擴展到非仿射高階多輸入多輸出非線性不確定系統，通過嚴格的數學證明保證了系統的瞬態和穩態回響；針對壓電陶瓷驅動器中的磁滯效應，研究了基於非對稱高斯函式的多模型線性參數變化模型辨識方法，並搭建了一套基於L1自適應控制理論的納米平台控制系統，實驗結果表明該平台比傳統的PID控制具有更高的控制精度；面向納米操縱，設計了一種大範圍高精度顯微鏡圖像拼接算法，套用結果表明該方法能有效降低掃描探針顯微鏡圖像中的畸變現象。 總體上，項目組按照資助項目計畫書中的既定研究計畫開展了研究工作，超額完成了預期的研究成果，實現了各項研究目標。本項目已發表/錄用學術論文23篇，其中，SCI檢索國際著名期刊學術論文8篇（包括IEEE系列期刊5篇，Automatica 1篇），EI檢索論文15篇（包括自動控制領域國際頂級會議ACC，CDC等會議論文3篇）。此外，還申請了發明專利3項。
