一种闭环微纳定位扫描系统设计

摘要

针对小推力压电陶瓷的特性,提出了一种闭环微纳定位扫描系统设计.该系统以单片机80C196KC为核心,使用12位A/D转换器MAXl20和12位D/A转换器DA7521做D/A转换,模拟驱动部分采用前置低压误差运放和后置高压精密运放组成双级放大模块;控制部分采用Fuzzy-PID复合控制算法进行非线性处理,很好地改善了压电陶瓷的迟滞、蠕变、非线性等不足,且提高了控制系统的精度.将本系统应用于白光相移干涉检测,实验结果表明:闭环电压控制的最大误差为18 mV,置位重复精度为6 nm,系统相对误差为0.15%;在位移量为10μm的时间-位移阶跃响应曲线中阶越响应时间约为20ms,且在电压为80 V的蠕动曲线中,3 min内的蠕变为3.6%,3 min以后变化开始缓慢.