[發明專利]帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制

在審

• 申請號: 202010217152.2
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111487865A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 秦毅;王福杰;郭芳;李裕榮;姚智偉
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G02B26/08
• 代理公司: 北京翔石知識產權代理事務所(普通合伙) 11816
• 代理人: 李勇

1.帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制，其特征在于，包括以下步驟：

S1：確定MEMS扭轉微鏡的轉動角度誤差e＝θ-θ_ref,從而形成閉環控制系統，其中θ是測量的實際角度，θ_ref是期望的參考角度；

S2：通過滑模函數的誤差及其導數的線性組合確定滑模函數s＝e+ce，其中c為正參數；

S3：選定一階滑模控制律從而保證閉環控制系統存在滑動模態；

S4：選定二階Twisting算法其中r₁和r₂為控制增益，并將滑模函數離散化為其中Δt為采樣時間；

S5：將一階滑模控制律離散化為將二階Twisting算法離散化為u_Twisting(k)＝-r₁sign((s)k)-r₂sign(s(k)-s(k-1))。

2.根據權利要求1所述的帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制，其特征在于，所述MEMS扭轉微鏡的鏡面寬度和長度L_m為1000μm，所述MEMS扭轉微鏡的鏡面厚度t_m為35μm，所述MEMS扭轉微鏡的框架寬度L_gw為1400μm，框架長度L_gl為1700μm，底部電極寬度Le為1060μm，鏡面與底部電極的距離g為290μm，側面電極的高度h是250μm，扭桿寬度w是3μm。

3.根據權利要求1所述的帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制，其特征在于，所述MEMS扭轉微鏡沿X軸方向的靜電扭轉力矩為其中α為MEMS扭轉微鏡沿著X軸方向的扭轉角度，所述MEMS扭轉微鏡沿Y軸方向的靜電扭轉力矩為其中β為MEMS扭轉微鏡沿著Y軸方向的扭轉角度，其中J₁是MEMS扭轉微鏡鏡面的轉動慣量，J₂是MEMS扭轉微鏡鏡框的轉動慣量，D是阻尼系數，K₁和K₂是扭桿的彈簧系數。

4.根據權利要求1所述的帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制，其特征在于，在S3中的μ0時是控制增益。

5.根據權利要求1所述的帶側面電極的2D靜電驅動MEMS扭轉微鏡一階滑模和Twisting控制，其特征在于，在S4中的r₁r₂0。