Sem下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本方法適用于微納操作系統(tǒng)的探針軌跡規(guī)劃方面的工作，適用于模式識(shí)別與 智能系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在納米研究領(lǐng)域，微納操作的自動(dòng)化可W去除人為因素的擾動(dòng)，對(duì)于重復(fù)操 作的任務(wù)，自動(dòng)操作與人工操作相比精度顯著提高，因此自動(dòng)納米操作技術(shù)受到越來(lái)越廣 泛的關(guān)注和研究，故高精度的軌跡規(guī)劃及跟蹤方法為納米操作自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)提供了必要 條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決在納米研究領(lǐng)域，自動(dòng)納米操作控制系統(tǒng)操作時(shí)軌跡規(guī)劃及跟蹤 精度低的問(wèn)題，提出了SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法。
[0004] SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法包括W下步驟： 步驟一、采用Attocube位移角與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角獲得五次函數(shù)規(guī)劃方法； 步驟二、設(shè)計(jì)基于前饋和反饋聯(lián)合控制的軌跡跟蹤方法； 步驟Ξ、跟蹤規(guī)劃軌跡。
[000引步驟一中所述的采用Attocube位移角與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角獲得五次函數(shù)規(guī)劃方法 為： 步驟一一、根據(jù)Attocube間相對(duì)平動(dòng)位移角及其與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角與時(shí)間的函數(shù)求出 探針針尖在關(guān)鍵路徑點(diǎn)的Attocube相對(duì)角變量； 步驟一二、采用相對(duì)角度和旋轉(zhuǎn)角度變化值插值計(jì)算生成角度變化軌跡的時(shí)間函數(shù)； 步驟一Ξ、采用分段軌跡規(guī)劃方法，基于一定約束條件建立五次函數(shù)軌跡規(guī)劃方法； 步驟一四、仿真檢測(cè)軌跡規(guī)劃曲線是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)定精確度時(shí)，返回執(zhí) 行步驟--，當(dāng)達(dá)到預(yù)定精確度，完成規(guī)劃函數(shù)建立。
[0006] 步驟二中所述的設(shè)計(jì)基于前饋和反饋聯(lián)合控制的軌跡跟蹤的方法為： 步驟二一、使用跟蹤誤差函數(shù)，分析Attocube參數(shù)不確定系統(tǒng)的誤差函數(shù)； 步驟二二、通過(guò)線性矩陣數(shù)學(xué)計(jì)算芯最優(yōu)逆矩陣，基于舞控制理論設(shè)計(jì)前饋控制 器； 步驟二Ξ、基于前饋控制器的影響，結(jié)合權(quán)函數(shù)設(shè)計(jì)反饋控制器傳遞函數(shù)； 步驟二四、將設(shè)計(jì)好的前饋控制器和反饋控制器進(jìn)行聯(lián)合控制，并調(diào)整參數(shù)，確定最優(yōu) 軌跡跟蹤參數(shù)。
[0007] 步驟Ξ中所述的跟蹤規(guī)劃軌跡具體方法為： 步驟Ξ-、假定探針從起點(diǎn)到終點(diǎn)的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的姿態(tài)； 步驟Ξ二、應(yīng)用matlab軟件使用五次函數(shù)對(duì)假設(shè)的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行軌跡規(guī)劃； 步驟ΞΞ、確定規(guī)劃軌跡是否滿(mǎn)足預(yù)定精度，當(dāng)沒(méi)有滿(mǎn)足精度時(shí)，返回步驟Ξ二，當(dāng)滿(mǎn) 足精度時(shí)，執(zhí)行步驟Ξ四； 步驟Ξ四、使用前饋和反饋聯(lián)合控制對(duì)已規(guī)劃軌跡分別在X和Υ方向進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證； 步驟Ξ五、確定跟蹤軌跡的準(zhǔn)確率是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)準(zhǔn)確率時(shí)，返回步 驟Ξ四，當(dāng)準(zhǔn)確率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，完成軌跡跟蹤操作。
[000引有益效果： 本發(fā)明使用五次函數(shù)軌跡規(guī)劃方法對(duì)探針的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行軌跡分段規(guī)劃，仿真各 參數(shù)曲線平滑，無(wú)跳變現(xiàn)象，可W很好滿(mǎn)足自動(dòng)微納操作的軌跡規(guī)劃任務(wù)。本發(fā)明根據(jù)微納 操作系統(tǒng)參數(shù)不確定特點(diǎn)，并考慮前饋控制器對(duì)反饋控制器設(shè)計(jì)的影響，提出一種前饋和 反饋控制器聯(lián)合控制的軌跡跟蹤方法，對(duì)五次函數(shù)規(guī)劃的軌跡進(jìn)行跟蹤控制，仿真表明該 方法具有精確的軌跡跟蹤性能。
[0009] 【附圖說(shuō)明】： 圖1是【具體實(shí)施方式】一所述的SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法流程圖； 圖2是具體實(shí)施方案二所述的采用Attocube位移角與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角獲得五次函數(shù)規(guī) 劃的方法流程圖； 圖3是具體實(shí)施方案Ξ所述的前饋和反饋聯(lián)合控制的軌跡跟蹤系統(tǒng)控制框圖； 圖4是具體實(shí)施方案四所述的跟蹤規(guī)劃軌跡具體方法流程圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，其特征在是:采用五次函數(shù)規(guī)劃方法對(duì) 已取關(guān)鍵點(diǎn)的軌跡進(jìn)行規(guī)劃，并設(shè)計(jì)基于前饋和反饋聯(lián)合控制的軌跡跟蹤方法，確保軌跡 規(guī)劃的精度和軌跡跟蹤的準(zhǔn)確度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，五次函數(shù)規(guī)劃方法特征是：根據(jù) Attocube間相對(duì)平動(dòng)位移角及其與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角與時(shí)間的函數(shù)求出探針針尖在關(guān)鍵路 徑點(diǎn)的Attocube相對(duì)角變量，采用相對(duì)角度和旋轉(zhuǎn)角度變化值插值計(jì)算生成角度變化軌跡 的時(shí)間函數(shù)，采用分段軌跡規(guī)劃方法，基于一定約束條件建立五次函數(shù)軌跡規(guī)劃方法，確保 軌跡規(guī)劃的精度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，設(shè)計(jì)基于前饋和反饋聯(lián)合控制的 軌跡跟蹤的特征是:使用跟蹤誤差函數(shù)，分析Attocube參數(shù)不確定系統(tǒng)的誤差函數(shù)，通過(guò)線 性矩陣數(shù)學(xué)計(jì)算最優(yōu)逆矩陣，基于控制理論設(shè)計(jì)前饋控制器，基于前饋控制器的影 響，結(jié)合權(quán)函數(shù)設(shè)計(jì)反饋控制器傳遞函數(shù)，將設(shè)計(jì)好的前饋控制器和反饋控制器進(jìn)行聯(lián)合 控制，并調(diào)整參數(shù)，確定最優(yōu)軌跡跟蹤參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，跟蹤規(guī)劃軌跡的特征是:假定探針 從起點(diǎn)到終點(diǎn)的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的姿態(tài)，應(yīng)用matlab軟件使用五次函數(shù)對(duì)假設(shè)的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn) 行軌跡規(guī)劃，使用前饋和反饋聯(lián)合控制對(duì)已規(guī)劃軌跡分別在X和Y方向進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證。
【專(zhuān)利摘要】SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，涉及微納操作及控制領(lǐng)域。解決了在納米操控領(lǐng)域，由于尺寸效應(yīng)，易出現(xiàn)的納米操作過(guò)程中軌跡規(guī)劃困難及跟蹤精度過(guò)低的問(wèn)題。SEM下微納操作的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤方法包括以下步驟：步驟一、采用Attocube位移角與樣本平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角獲得五次函數(shù)規(guī)劃方法；步驟二、設(shè)計(jì)基于前饋和反饋聯(lián)合控制的軌跡跟蹤方法；步驟三、跟蹤規(guī)劃軌跡。本發(fā)明通過(guò)五次函數(shù)規(guī)劃的軌跡，滿(mǎn)足探針實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，且對(duì)微納環(huán)境下軌跡跟蹤的精度極高。本發(fā)明適用于微納觀環(huán)境下的探針軌跡規(guī)劃及跟蹤。
【IPC分類(lèi)】G01Q20/00, G01Q30/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105445498
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510635044
【發(fā)明人】李東潔, 張?jiān)? 盛宇佳
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日