【摘 要】
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超精密技术是集成电路芯片制造、微机电系统装配、纳米技术、生物细胞操纵等领域的关键性性技术，其技术涉及到传感器、光学技术、精密机械、智能检测、微型计算机、自动控制等
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超精密技术是集成电路芯片制造、微机电系统装配、纳米技术、生物细胞操纵等领域的关键性性技术，其技术涉及到传感器、光学技术、精密机械、智能检测、微型计算机、自动控制等多门学科。本文主要研究利用反射光栅实现精密位移测量与控制的理论方法和关键技术。 分析了反射莫尔信号强度随两光栅相对旋转时的变化情况，建立了基于反射莫尔信号的超精密角位移测量模型。应用数值分析方法对建立的数学模型进行了计算机仿真，仿真结果表明，反射莫尔信号强度随两片光栅的相对旋转角位移呈周期性变化，同时莫尔信号强度也随两片光栅的间距G呈周期性变化，当光栅距离G为p2/λ的整数倍时，光强幅度变化最大。 在理论研究的基础上，设计了一套基于反射光栅的超精密角度定位装置，装置采用工业控制计算机作为控制核心，以压电陶瓷驱动器为驱动装置，系统根据检测到的反射莫尔信号来确定角位移偏差的大小和转向，并通过计算机发出驱动指令，驱动微动台作相应旋转，消除角位移偏差，完成超精密角位移检测和全自动角度位置控制。定位台在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施，确保了系统较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明，研制的精密角度定位装置可获得±0.5μrad角度定位精度。 针对压电陶瓷驱动器存在非线性特性，精确控制模型难于建立的缺陷，提出了精密定位的模糊神经网络控制方法，将模糊神经网络应用于该控制系统中。BP神经网络系统可以模拟压电陶瓷驱动器的输入输出，通过反馈，不断训练、学习、修正，实现网络的收敛和非线性输出。实验结果表明，使用模糊神经网络控制，控制响应快、稳定性好、鲁棒性强，从而使精密定位装置在达到高精度的同时，又能缩短定位时间，实现高速高精度定位控制。
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