[发明专利]迟滞补偿的系统和方法

说明书

迟滞补偿的系统和方法。为了补偿致动器的迟滞，可选择在第一位置和第二位置之间的路径，并且可将包括迟滞补偿部分的驱动信号施加到致动器元件，以沿所述选择的路径移动对象。

技术领域

本公开涉及控制致动器（如压电致动器）以补偿迟滞的系统和方法。

背景技术

压电致动器非常适合要求高刚度、低漂移、快速响应时间和产生相对大力的能力的应用。然而，已知压电材料表现出大量的迟滞。这可对在如半导体处理和电子显微镜的应用中使用压电致动器造成重大障碍，在所述应用中，必须以高精度和最小的干扰来移动和定位样品和/或工具。因此，需要改进控制压电致动器的系统和方法。

发明内容

本公开涉及用于控制致动器（如压电致动器）以补偿迟滞的控制系统和方法。在代表性实施例中，方法包括选择在第一位置和第二位置之间的路径，和将包括迟滞补偿部分的驱动信号施加一种致动器元件，以沿选择的路径移动对象。

在任何或所有公开的实施例中，方法还包括识别致动器元件沿选择的路径的方向的至少一个变化，其中迟滞补偿部分部分基于方向的变化。

在任何或所有的公开的实施例中，基于驱动信号的变化率的符号来识别方向的变化。

在任何或所有公开的实施例中，驱动信号在第一值和第二值之间改变，以使对象沿选择的路径移动，并且当驱动信号的变化率的符号变化时，驱动信号的迟滞补偿部分变化。

在任何和所有公开的实施例中，迟滞补偿部分基于致动器元件的迟滞模型。

在任何和所有公开的实施例中，致动器元件的迟滞模型包含当通过未补偿的驱动信号在第一位置和第二位置之间致动时致动器元件的位置方程。

在任何和所有公开的实施例中，方法还包括确定迟滞模型的逆方程，其中驱动信号的迟滞补偿部分至少部分基于逆方程。

在任何和所有公开的实施例中，方法还包括确定致动器元件的迟滞模型。

在任何和所有公开的实施例中，确定迟滞模型还包括至少部分基于致动器元件的预定的迟滞参数确定高阶多项式。

在任何和所有公开的实施例中，对象沿选择的路径的运动为线性的或旋转的。

在任何和所有公开的实施例中，致动器元件包含压电材料，并且驱动信号包含电压信号。

在另一代表性实施例中，定位系统包括驱动单元，其包括致动器元件，和控制系统，其被配置成选择在第一位置和第二位置之间的路径，产生迟滞补偿驱动信号，和将迟滞补偿驱动信号施加到致动器元件，以沿路径移动对象。

在任何和所有公开的实施例中，控制系统还包括处理器和与处理器通信的存储器单元，所述存储器单元存储致动器元件的迟滞模型的数据，并且所述处理器被配置成基于致动器元件的迟滞模型产生迟滞补偿驱动信号。

在任何和所有公开的实施例中，控制系统还包括处理器和与处理器通信的存储器单元，所述存储器单元存储迟滞补偿信号的数据，并且所述处理器被配置成基于迟滞补偿信号产生迟滞补偿驱动信号。

在任何和所有公开的实施例中，处理器被配置成识别沿选择的路径的致动器元件的方向的至少一个变化，基于至少一个方向变化从存储器单元选择迟滞补偿信号，和基于选择的迟滞补偿信号产生迟滞补偿驱动信号。

在任何和所有公开的实施例中，控制系统还包括信号发生器，其被配置成产生用于致动器元件的驱动信号，并且处理器被配置成基于驱动信号的变化率的符号识别至少一个方向变化。

在任何和所有公开的实施例中，控制系统还包括查询表，其包含多个预定的迟滞补偿驱动信号。