带电粒子束成像检测技术是一种可以提供纳米级测量精度的技术, 广泛应用于半导体检测中。在进行硅片检测时, 要求待测硅片在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围(DoF)内。本文提出一种毫米级控制范围、纳米级控制精度、高度测量时间在亚毫秒量级的粗精结合的闭环硅片高度控制技术。它的核心子系统是一套光学硅片高度测量系统, 在进行粗控制时, 数字相机的成像面作为一个光栅图像接收面, 硅片的高度信息通过测量光栅线条在成像面上的位移获得。在接近目标高度时, 数字相机的成像面作为一个虚拟的数字光栅使用。它与光学光栅图像存在一定周期差, 两者构成类似机械游标卡尺的结构, 本文称为光学游标卡尺, 实验表明该技术可以在成像面上细分像素尺寸10×以上。当用其测量硅片高度时, 粗测范围达毫米量级, 粗测时间小于038 ms, 精测分辨率小于80 nm, 精测时间小于009 ms。利用该硅片高度测量系统进行硅片高度的初步闭环反馈控制, 控制精度达到15 nm, 在电子束硅片图形检测系统中具有广阔的应用前景。

倾转三旋翼无人飞行器作为一种特殊构型的飞行器, 结合了直升机和固定翼飞行器的优点, 同时具备了直升机和固定翼飞行器的操纵方式, 但在过渡模式中需要对发动机短舱进行控制, 造成操纵冗余问题, 两套操纵方式都不适合单独使用。针对倾转三旋翼无人机过渡模式发动机短舱倾转过程中的飞行器操纵冗余问题, 建立了合适的倾转三旋翼过渡模式动力模型, 提出了一种新的基于模糊控制的倾转控制方法, 通过与传统的倾转旋翼飞行器过渡模式操纵策略对比实验分析发现, 该方法能够较好地解决倾转三旋翼无人机过渡模式中纵向高度控制问题, 使倾转三旋翼无人机能够平稳高效地实现过渡模式飞行。

现代平流层飞艇要求飞艇能够安全、平稳地抵达平流层目标高度。首先分析了平流层飞艇高度控制与压差控制的关系, 然后针对平流层飞艇的特点提出了一种前馈式高度控制的方法。仿真结果表明,前馈式高度控制器具有一定的局限性, 不能同时满足高度和压差的控制目标。为此,提出了压差控制器以及两种解决高度控制器与压差控制器融合问题的方案, 最后的仿真结果表明, 限制高度控制权限的方案能保证飞艇安全平稳地到达目标高度。

激光熔覆快速成形过程中, 熔覆层高度是由激光参数, 加工工艺, 粉末材料等多种因素共同决定。基于CCD实现了对成形过程的实时监测, 并通过基于VC++开发的图像处理软件, 有效的提取激光熔池中心到激光头之间的高度信息来控制熔覆堆积过程, 从而确保了熔覆过程的顺利进行, 提高了成形件的加工质量, 为激光熔覆快速成形制造技术的在线监测提供了新的手段。