电磁驱动微镜的h_∞控制及其应用

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1、．苗：ｉ；；建讲■ＩＰ匿禱相乂葦ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ胃硕±学位论文圆＇隱电磁驱动微镜的ｉ／ｗ控制及其应用ｆｃ．．ｖ＇作者姓名李冠霖学科专业控制理论与控制工程指导教师谢巍教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期２０１６年６月？H∞ControlandApplicationofElectromagneticallyActuatedMicromirrorADissertationSubmi

2、ttedfortheDegreeofMasterCandidate：LiGuanlinSupervisor：XieWeiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：ＴＰ１３学校代号：１０５６１学号：２０１３２０１１２３５４华南理工大学硕±学位论文电磁驱动微镜的成控制及其应用作者姓名：李冠霖指导教师姓名、职称：谢巍教授申请学位级别：工学硕±学位学科专业名称：控制理论与控制工程研巧方向：微机电系统分析与控制论文提交日期：２０

3、１６年４月２６日论文答辩日期；２０１６年６月８日学位授予单位；华南理工大学学位授予日期：年月日答辩蚕员会成员：主庶句啼！＼、ｆ：委员华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研巧成果。除了文中特别加抖标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的■法律后果由本人承担。作者签名：香疑辦＾日

4、期：知６月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定旨Ｊ：，「研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可公布学位论文的全部或部分＇内容，可臥允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位．一论文本。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。＾学位论文属于：□保密（校保密委员会审定为涉密学位论文时间：年日），

5、＾＿＿月＿于＿＿访年＿月＿日解密后适用本授权书。不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总＂库＂），传播学位论文的全部或部分内容。（请在［＾上相应方框内打７）作者签名：慰＾曰期：如作句（巧《審‘指导教师签名：曰期：ｔＷ例气鲁＿坪《巧摘要MEMS微镜是一种尺寸在微米级的光学器件。具有小型化、集成度高、驱动能量小、动静态性能好、可批量生产等特点。广泛应用于光通信、条形

6、码扫描、高清投影、医学成像等领域。其中，电磁驱动微镜因其具有驱动电压低、响应速度快、偏转角度大等优势，而逐渐受到研究者重视。各类应用对MEMS微镜性能要求不断提高。相较于传统改进器件的方法，采用控制策略提高微镜系统性能具有成本低、效果显著的优点。本文分析了电磁驱动微镜系统PID控制存在的问题，设计H∞控制器改善系统性能，并实现光开关和条形码扫描器功能。本文内容主要包括：1.采用机理法和扫频法对微镜系统建模。机理法通过分析微镜各项参数与性能的关系建立系统模型，并说明系统存在未建模动态；扫频法则从频域角度分析系统阶次

7、，获得更准确的模型参数。通过仿真和实验结果对比，验证了模型的有效性。2.在微镜平台上设计并实现PID控制，通过仿真与实验结果对比，分析PID控制效果及对系统未建模动态的鲁棒性能、控制量能耗和抑制输出噪声等性能。说明了PID控制存在的问题，需要进一步研究解决。3.在微镜平台上设计并实现H∞控制。针对PID控制存在的问题，选择混合灵敏度优化模型，设计H∞控制器。在保证系统具有较好的动静态特性基础上，提高对系统未建模动态的鲁棒性能，降低控制器输出功耗，抑制噪声。实验结果表明H∞控制能够较好地解决PID控制的问题。4.电

8、磁驱动微镜系统H∞控制的应用。通过对比实验，说明H∞控制比PID控制微镜闭环系统具有更好的跟踪三角波、方波的性能。进一步实现光开关、条形码扫描，均获得了良好的效果。关键词：电磁微镜；H∞控制；条形码扫描；光开关IAbstractMEMSmicromirrorisakindofmicron-sizedopticaldevice.Ithastheadvantagesofmin