基于fpga的纳米位移定位平台控制系统的设计

《基于fpga的纳米位移定位平台控制系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、靈！硕±学位论文基于ＦＰＧＡ的纳米位移定位平含控制系统的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＮａｎｏＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｔａｅｇＣｏｎ化ｏｌＳｙｓｔｅｍｏｎＦＰＧＡ麵解：普苗Ｖ研究生：王天琪指导教师；戴敬則教授＇Ｖ．，；学科专业：检測技术与自动化装豈誘係《堯少等二〇？五年＋二月＇Ｉ与宴韋議覆韩屬議議議｜着声巧本人声巧，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加标注和致谢的地方外，不包含其他人邑经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用

2、过的材料。与我共同王作过的同志对本研究所做的任何贡献均氏在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：與旅日期＜乏月：立倍年学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查巧和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：一不限□半年ｓ／—年口

3、年半□两年□作者签名：导师签名：日期；＞ｘｒ年月日期：茄年／之月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于FPGA的纳米位移定位平台控制系统的设计与实现作者姓名：王天琪入学年份：2013年9月指导教师：戴敬副教授学科专业：检测技术与自动化装置申请学位：工学硕士所在单位：信息与控制工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：厉伟答辩委员会组成：厉伟李界家马斌片锦香高恩阳韩忠华林硕论文评阅人：马斌硕士研究生学位论文摘要I摘要随着科学技术的发展，纳米定位技术被广泛应用于航空航天、半

4、导体工业、生物工程、医学等领域。纳米微位移定位平台已经成为众多学科领域发展过程中必须解决的关键技术。纳米定位技术通常是以纳米位移定位平台的形式来实现。为了使其具有很高的纳米级定位精度，本文从平台模型的构建、控制方法方面对纳米位移定位控制系统展开研究，并在设计了FPGA上的控制器。论文的主要工作如下：（1）介绍纳米位移定位平台被广泛应用在许多尖端领域；阐述研究纳米位移定位平台及其控制系统的重要意义；介绍国内外纳米位移定位平台及其控制系统的发展现状，说明我国发展纳米位移定位技术的必要性。（2）介绍纳米位移定位平台的构成及其迟滞性、蠕变性和负载特性；介绍机理分析建模法、系统辨识建模法及两

5、者相结合的建模方法；描述如何建立压电陶瓷驱动器迟滞模型和柔性铰链支撑线性动态模型来近似表示纳米位移定位平台的数学模型；采用机理分析与系统辨识相结合的方法，将PI迟滞模型和线性动态模型结合起来，建立较为精确、全面的纳米位移定位平台的数学模型，即动态迟滞模型。（3）对纳米位移定位平台控制方法进行研究。首先在控制方式方面，简单介绍开环控制和闭环控制的原理和特点。然后在控制算法方面，详细介绍传统PID控制算法的原理和参数整定的方法，并通过Matlab仿真实验观察传统PID控制对纳米位移定位平台的控制效果；阐述自校正PID控制算法的原理，并通过Matlab仿真实验观察其模型参数辨识能力及控制

6、效果；对比两种控制方法的实验结果，确定自校正PID控制算法的优越性。（4）介绍了可编程逻辑器件FPGA/CPLD的发展历史、发展趋势及其开发平台、开发流程和辅助工具；采用VHDL编程语言，在FPGA开发软件QuartusⅡ上设计偏差模块、比例模块、积分模块和微分模块，并通过波形仿真实验验证各模块的有效性；采用原理图设计输入法，在顶层文件中搭建成增量式PID控制器；借助MATLAB与ModelSim的联合仿真来验证FPGA上的PID控制器。综上所述，本文主要对纳米位移定位平台的控制算法及其FPGA的设计进行了研究，实验结果说明自校正PID控制算法适用于纳米位移定位平台控制系统，及其基

7、于FPGA设计的可行性。关键词：纳米位移定位平台；动态迟滞模型；传统PID控制；自校正PID控制；FPGA硕士研究生学位论文AbstractⅢAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,Nanopositioningtechnologyhasbeenlargelyusedinaerospace,semiconductorindustry,biologicalengineering,medicineandotherf