为提高扫描电化学显微镜（SECM）微定位系统的运动定位精度,对其压电工作台的数学模型和控制器设计进行了研究。介绍了压电工作台的动态迟滞模型方程和采用Prandtl-Ishlinskii（PI）迟滞算子的动态迟滞模型,并在此基础上设计了压电工作台的复合控制方案。以CHI900B型扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象,对动态迟滞模型的具体建模过程进行了阐述,并验证了控制器的性能。在100 V/s和900 V/s两种不同输入电压速率下进行运动定位实验,动态迟滞模型平均误差分别为0.08μm和0.11μm,精度明中显优于压电工作台的线性动态模型和PI迟滞模型。复合控制方案下,系统跟踪±400μm/s任意三角波的平均误差为0.085μm,最大误差为0.105μm 跟踪复频波的平均误差为0.105μm,最大误差为0.115μm。控制效果较好。

为实现压电工作台快速准确动态定位，建立了其动态定位模型并设计了控制器。通过理论分析提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型结构方程，并研究了其参数辨识途径，进而给出了采用Prandtl—Ishlinskii（PI）迟滞算子的动态迟滞模型，基于该模型设计了逆模型开环控制器。以扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象，阐述了动态迟滞模型的具体建模过程，同时对其开环控制器进行了硬件在回路仿真研究。快速动态定位实验表明，动态迟滞模型的平均误差为0．11μm，逆模型开环控制平均跟踪误差为0．12gm，基本满足压电工作台快速准确动态定位的要求。