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En el sistema de escaneo del microscopio de fuerza atómica (AFM), el piezoscanner es significativo para realizar tareas de alto rendimiento. Para atender a esta demanda, se propone en este artículo un novedoso escenario de micro-/nanoposicionamiento con compliant de dos grados de libertad (2-DOF) y amplificadores de desplazamiento de palanca modificados, que se pueden seleccionar para trabajar en modos duales. Además, se adoptan las juntas modificadas de doble barra de cuatro P (P denota prismática) en el diseño de las extremidades flexibles. Los modelos establecidos para la evaluación del rendimiento mecánico en términos de cinetostática, dinámica y espacio de trabajo se validan mediante análisis de elementos finitos. Tras una serie de optimizaciones dimensionales realizadas a través del algoritmo de optimización por enjambre de partículas, se diseña un novedoso controlador de rechazo de perturbaciones activas, que incluye los componentes de diferenciador de seguimiento de no linealidad, observador de estado extendido y retroalimentación de error de estado no lineal, para estimar y suprimir automáticamente las incertidumbres de la planta derivadas de la no linealidad de histéresis, el efecto de fluencia, ruidos del sensor y otras perturbaciones desconocidas. Los resultados de control en lazo cerrado basados en simulación y prototipo indican que las dos frecuencias naturales de trabajo del escenario propuesto se aproximan a 805.19 y 811.31 Hz, la relación de amplificación en dos ejes es de aproximadamente 4.2, y el espacio de trabajo es de alrededor de 120 ×120 μm², mientras que el acoplamiento cruzado entre los dos ejes se mantiene dentro del 2%. Todos los resultados indican que el sistema de micro-/nanoposicionamiento desarrollado tiene una buena propiedad para un escaneo AFM de alto rendimiento.
Tang et al. (Mar,) estudiaron esta cuestión.