技術(shù)特征：

1.一種微納定位系統(tǒng)，其特征在于：由精密定位系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)兩部分組成，所述精密定位系統(tǒng)由按順序依次相接的第一計(jì)算機(jī)、dSPACE控制器板、壓電陶瓷控制器、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器組成，所述計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)由變焦顯微系統(tǒng)、CCD相機(jī)、第二計(jì)算機(jī)、精密定位載物臺(tái)，運(yùn)動(dòng)控制卡組成，其中所述計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)的第二計(jì)算機(jī)是通過RS232串口與dSPACE控制器板相連接，所述壓電陶瓷控制器是通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC接口和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC接口與dSPACE控制器板相連接，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器用于連接驅(qū)動(dòng)柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)，所述柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)放置在精密定位載物臺(tái)上，所述精密定位載物臺(tái)通過運(yùn)動(dòng)控制卡與第二計(jì)算機(jī)連接，所述CCD相機(jī)連接第二計(jì)算機(jī)，用于采集變焦顯微系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納定位系統(tǒng)，其特征在于：所述dSPACE控制器板的型號(hào)為DS1104，集成有8個(gè)16位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC接口、8個(gè)16位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC接口、1個(gè)Digital I/O接口、1個(gè)PWM接口、2個(gè)Inc接口、1個(gè)RS232串口接口和1個(gè)RS422/RS485接口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納定位系統(tǒng)，其特征在于：所述壓電陶瓷控制器為芯明天XE‐501壓電陶瓷控制器，包含有電壓放大模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納定位系統(tǒng)，其特征在于：所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器為芯明天PST 150/7/60VS12壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)置有電阻應(yīng)變片式傳感器SGS。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納定位系統(tǒng)，其特征在于：所述第一計(jì)算機(jī)為裝有Control Desk和Matlab軟件的計(jì)算機(jī)。

6.一種權(quán)利要求1所述微納定位系統(tǒng)對(duì)柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)的全閉環(huán)在線控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設(shè)計(jì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的自適應(yīng)控制策略

實(shí)時(shí)采集壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)與輸出信號(hào)，采用改進(jìn)的Prandtl-Ishinskii模型作為逆模型，其在離散域中表達(dá)式如下所示：

$v\left(t\right)=qy\left(t\right)+{\mathrm{ay}}^2\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}p\left(r_i\right){\mathrm{Fr}}_i\[y\]\left(t\right)=w_h^T{H}^{-1}\[y\left(t\right),r\]$

其中，算子Fr_i[y](t)如下所示

Fr_i[y](t)＝max(y(t)-r_i,min(y(t)+r_i,Fr_i[y](t)))

Fr_i[y](0)＝max(y(t)-r_i,min(y(t)+r_i,0))

在上式中，H^-1[y(t),r]＝[y(t),y(t)²,Fr₁[y](t),...,Fr_n[y](t)]^T和分別表示輸出向量和權(quán)重向量，y(t)和v(t)分別表示壓電陶瓷輸入位移和輸出電壓，n代表閾值的個(gè)數(shù)，q和a是系數(shù)，r_i表示第i個(gè)閾值，p(r_i)表示第i個(gè)閾值對(duì)應(yīng)的權(quán)重?cái)?shù)，F(xiàn)r_i[y](t)表示第i個(gè)閾值對(duì)應(yīng)的算子值；t代表時(shí)間,滿足t_j<t≤t_j+1，0≤j≤N-1，此外0＝t₀＜t₁＜…＜t_N＝t_E是時(shí)間區(qū)間[0,t_E]的分劃，以保證每一個(gè)時(shí)間子區(qū)間[t_j,t_j+1]上面的輸入信號(hào)y(t)的單調(diào)性；在逆模型的基礎(chǔ)上，采用最小均方算法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制律，讓權(quán)重向量在線更新，其中只需要系數(shù)q和a實(shí)時(shí)在線更新，其他參數(shù)值保持不變；向量q_K和a_K分別是權(quán)重向量q和a在離散域中表現(xiàn)形式，其具體在線更新如下所示：

$w_h^{k+1}=w_h^k+2\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(y_d\right(k)-y(k\left)\right)\&CenterDot;H^{-1}\&lsqb;y_d\left(k\right),r\&rsqb;$

q_k+1＝q_k+2μ·(y_d(k)-y(k))·y_d(k))

a_k+1＝a_k+2μ·(y_d(k)-y(k))·y_d(k)²

其中，μ是系數(shù)，y_d(k)、y(k)分別是理想輸入位移、實(shí)際輸出位移在離散域中表現(xiàn)形式；

2)利用微視覺系統(tǒng)對(duì)柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定，確定圖像坐標(biāo)與平臺(tái)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)關(guān)系，并獲取平臺(tái)的輸入輸出關(guān)系矩陣，具體如下：

在完成步驟1)后，結(jié)合Control Desk軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器控制在線自適應(yīng)控制，L代表壓電陶瓷輸入位移，輸入多組不同壓電陶瓷輸入位移，通過計(jì)算機(jī)微視覺獲取對(duì)應(yīng)圖片位移，最后通過Matlab離線標(biāo)定，確定圖像坐標(biāo)與平臺(tái)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)關(guān)系，并獲取柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)的輸入輸出關(guān)系矩陣Q，其相關(guān)表達(dá)式如下所示：

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ theta\end{array}\right]=Q\&lsqb;L\&rsqb;$

其中x、y和theta分別是柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)x方向位移、y方向位移以及繞x-y平面的轉(zhuǎn)角；

3)設(shè)計(jì)微納定位系統(tǒng)全閉環(huán)控制程序，完成計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)與dSPACE通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)的全閉環(huán)在線控制，具體如下：

在完成步驟2)中的平臺(tái)標(biāo)定后，獲取圖像坐標(biāo)與平臺(tái)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)關(guān)系，采用C語言編寫的S函數(shù)完成計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)與dSPACE串口通訊，從而實(shí)現(xiàn)微視覺系統(tǒng)對(duì)平臺(tái)位移信號(hào)在線反饋；隨后在Simulink模板中利用步驟2)中柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)的輸入輸出關(guān)系逆矩陣Q^-1，并結(jié)合步驟1)中自適應(yīng)控制策略，設(shè)計(jì)整個(gè)微納定位系統(tǒng)閉環(huán)控制策略，和分別是理想輸入位姿和實(shí)際輸入位姿，它們之前的位姿偏差e(t)如下所示：

$e\left(t\right)=X_{out}^d-X_{out}^a=\left[\begin{array}{c}{x}^d-y^a\\ y^d-y^a\\ 0\end{array}\right]$

為了獲取更好閉環(huán)控制效果，將偏差信號(hào)e(t)通過開關(guān)函數(shù)處理后得到修正后偏差e'(t)，如下所示：

其中δ是一個(gè)邊界值；

最后，借助dSPACE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)柔順機(jī)構(gòu)平臺(tái)在x和y兩個(gè)方向?qū)崟r(shí)在線閉環(huán)控制。