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纳米位移台闭环控制对分辨率的提升作用

纳米位移台的闭环控制 对分辨率提升作用非常显著,它可以将理论分辨率转化为实际可用分辨率,同时减少非线性误差和滞后效应。下面详细说明:
1. 闭环控制的基本原理
开环控制(Open-loop):驱动信号直接作用于位移台,位移大小由输入电压或步进决定。
缺点:受非线性、滞后、机械间隙、热膨胀影响,实际位移可能与理论目标偏差很大。
闭环控制(Closed-loop):在位移台上加装传感器(如电容尺、光栅尺、干涉仪),实时检测实际位置,将实际位移与目标位移比较,通过控制器调整驱动信号,补偿偏差。
核心:反馈补偿 → 实现高精度、高分辨率运动
2. 闭环控制提升分辨率的机制
补偿非线性与滞后
压电驱动台固有的非线性、迟滞和蠕变会导致步长不均匀。
闭环反馈通过实时测量实际位移并修正驱动信号,使最小步长接近理论步长。
减小环境干扰影响
振动、温度漂移、摩擦等造成的微小偏移,可被闭环系统实时修正。
例如,理论步长 1 nm,开环可能因机械滞后只能实现 5–10 nm,有闭环后可接近 1 nm。
提高重复定位精度
闭环可保证每次重复运动到同一位置,避免累积误差。
这对于需要纳米级定位的扫描或加工任务很重要。