原子力显微镜中PID参数最优控制策略研究

原子力显微镜(AFM)中PID参数对系统的性能起到决定性作用,选取较好的PID参数会提高系统整体稳定性和准确性。针对AFM系统中PID参数调节不准确问题,提出一种基于天牛群优化算法的PID最优控制策略。采用继电反馈对AFM系统进行分析,获取PID参数稳定运行区域,在约束范围下通过天牛群优化算法得到最优控制器参数及最佳性能指标,可以减少AFM系统中参数调节的不准确性和大量的调参工作,并且可根据实际需求改变性能指标获取相应的最佳参数值。仿真结果表明该控制策略可显著提高AFM系统扫描的稳定性、精度,并且有效避免探针超调振荡引起的样品破损。