專利名稱：平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可動極板不會碰撞固定極板并且能快速接近于給定曲線的前提下其初始位置可以為固定極板之間的任意位置的平板式靜電微處理器的控制方法。
背景技術：
微機電系統(tǒng)(microelectromechanical systems,MEMs)是集精密機械、微電子、自動控制、材料、生物等技術于一體的新興研究領域，可以解決微小領域(mm ym量級)中收集處理信息、決策、行動及周圍環(huán)境的控制等方面復雜的技術問題，在工業(yè)管道檢測、信息和通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事以及生物科技領域有著潛在的巨大應用前景。在MEMs中，微執(zhí)行器作為可動部分，其動作范圍的大小、動作效率的高低、動作的可靠性等指標決定了系統(tǒng)的成敗，它是MEMs中最重要的環(huán)節(jié)，國內外著名的大學和實驗室都將有關微執(zhí)行器的設計、加工制造、測試技術等的研究作為MEMS研究的一個重點方向和突破口。平板式靜電微執(zhí)行器是廣泛應用的一種MEMs裝置，其特點是形式簡單，執(zhí)行器工作頻率聞、功耗小、易于實現。參照

圖1，平板式靜電微執(zhí)行器由兩個極板組成，固定極板和可動極板分別由很多塊相隔固定距離的板構成，可動極板的每塊板對應插在固定極板的板形成的空間內，當對兩個極板充電，兩個極板將帶上異種電荷，極板間將產生吸引力，于是可動極板的每塊板在固定極板的多個空間內運動。在平板靜電微執(zhí)行器中，力與電壓和板間距是非線性關系的。，平板式靜電微執(zhí)行器的控制部分主要包括控制系統(tǒng)、D/A轉換接口、放大器、微驅動器、平板式靜電微執(zhí)行器、傳感器、讀取電路，A/D轉換接口 ；控制系統(tǒng)通過D/A轉換接口與放大器的輸入端相連，放大器的輸出端連接到微驅動器的輸入端，微驅動器的輸出端連接至平板式靜電微執(zhí)行器的輸入端，平板式靜電微執(zhí)行器的輸出端連接至電容式位置傳感器的輸入端，電容式位置傳感器的輸出端連接至電容讀取電路的輸入端，電容讀取電路的輸出端與A/D轉換接口相連。傳感器測量可動極板與固定極板之間的距離或可動極板的位置值，并將該模擬信號轉換成數字信號傳輸給控制器，控制器再根據該信息進一步控制可動極板在固定極板各板之間的運動。值得說明的是，可動極板不能與固定極板碰撞連接，否則會導致短路，但實際需要可動極板在固定極板各板之間的運動幅度應盡可能大。經過對現有文獻的檢索發(fā)現，K. P. Tee等在《IEEE Transactions on ControlSystems Technology》即IEEE控制系統(tǒng)技術期刊2009年3月17卷2期340-352頁上發(fā)表的“Adaptive Control of Electrostatic Microactuators with Bidirectional Drive”中，采用了一種新型的非對稱障礙李亞普諾夫構造自適應反推控制器，并可以避免平板式微執(zhí)行器的可動極板與固定極板碰撞。不足之處在于控制器構造時需引入新的參數，使得控制器結構復雜；最重要的是，該種方法對可動極板的初始位置有較高的要求，可動極板的初始位置只能為固定極板之間中線附近的ー個小區(qū)域，這些給該方法的實際應用造成了困難。有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種可動極板不會碰撞固定極板并且能快速接近于給定曲線的前提下其初始位置可以為固定極板之間的任意位置的平板式靜電微處理器的控制方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用技術方案的基本構思是—種平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，包括I)測出平板式靜電微執(zhí)行器的可動極板與固定極板之間的間距并將該值轉換成數字量I;
權利要求
1.ー種平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法,其特征在于包括 1)測出平板式靜電微執(zhí)行器的可動極板與固定極板之間的間距并將該值轉換成數字量I ； 2)計算第一變
2.根據權利要求I所述的平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，其特征在于所述可動極板的位置信息為可動極板與固定極板之間的電壓值。
3.根據權利要求I所述的平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，其特征在于未知參數
4.根據權利要求I所述的平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，其特征在于所述未知參數是系統(tǒng)中可動極板面積、與固定極板之間的介電常數和弾性常數。
5.根據權利要求I所述的平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，其特征在干步驟4)中是利用反饋線性化的方法計算虛擬控制量的，叫=—{-cxz；+yr)，其中gl為映射時產生的已知非線性函數，C1為構造時選取的設計參數。
6.根據權利要求1-6中任一項所述的平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，其特征在于所述對未知參數的估計值的自適應調節(jié)是采用誤差積分規(guī)則進行的，公式為
全文摘要
一種平板式靜電微執(zhí)行器的控制方法，包括1)測出平板式靜電微執(zhí)行器的可動極板與固定極板之間的間距并將該值轉換成數字量l；2)計算第一變量；構建系統(tǒng)狀態(tài)；采用非線性映射方法將上述第一變量、系統(tǒng)狀態(tài)以及預定參考量映射到實數空間使它們轉變成無約束變量；4)計算當前未知參數的估計值，并對該未知參數的估計值進行自適應調節(jié)，計算出調節(jié)參數。5)根據上述各值反推計算自適應控制器的控制輸出；6)將所述控制輸出轉換成模擬信號控制所述靜電微驅動器。本發(fā)明保證了平板式靜電微執(zhí)行器的可動極板不能與固定極板碰撞但可動極板的初始位置可在固定極板之間的所有位置，使可動極板的初始位置達到了最大化。
文檔編號G05B13/04GK102692874SQ20121016988
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權日2012年5月29日
發(fā)明者李娜, 栗青生, 熊晶, 王愛民, 郭濤 申請人:熊晶, 王愛民, 郭濤