摘要:原子力显微镜(AFM)是测量材料物体表面形貌的重要工具。 为了实现 AFM 的高速扫描成像,设计一种基于分数阶的 前馈-反馈 PID 控制算法的 AFM 扫描成像控制器。 将分数阶迭代学习控制(FOILC)用于前馈回路,在跟踪过程中对当前周期 的误差信息进行学习,实现输出沿迭代轴的快速收敛;在反馈回路中采用分数阶比例积分(FOPI)控制增加高速成像时的精度。 轨迹跟踪仿真和实验成像结果表明,该算法能有效提高 AFM 成像速度和改善系统非线性的影响,在扫描频率为 25 Hz 时,控制 精度达到 10 -5 量级,AFM 成像质量得到显著提高。