طراحی و کنترل میز یک درجه آزادی با دقت جابجایی میکرونی

محمد شمس کوپایی

چکیده

در سالهای اخیر و به خاطر گسترش و پیشرفت نانو تکنولوژی، نیاز به وجود سیستم هایی که قادر به موضع دهی و دنبال کردن مسیر با دقت بالایی باشند گسترش یافته است. چنین سیستم هایی به طور گسترده در صنایع نیمه هادی، اندازه گیری دقیق، میکرواسمبلی و ساخت در ابعاد میکرو/نانو کاربرد دارد. در میان این سیستم ها، سیستم موضع دهی دارای بال اسکرو و به طور گسترده در تحقیقات آکادمیک و صنایع مختلف استاده می شود. در این تحقیق به طراحی و کنترل یک سیستم موضع دهی دارای بال اسکرو و با دقت حرکتی میکرونی پرداخته شده است. در راستای طراحی مکانیزمی که قادر به موضع دهی با دقت حرکتی میکرونی باشد، در ابتدا در مورد انواع مکانیزم های موجود که دارای چنین قابلیتی هستند مطالعه صورت گرفت و ویژگی ها و اجزای سازنده آنها بررسی شد. سپس بر اساس مطالعات صورت گرفته و با توجه به نیازهای موجود، مکانیزم دارای بالاسکرو انتخاب گردید و انتخاب اجزای سازنده آن با توجه به دقت و ویژگی های مورد نظر از کاتالوگ سازندگان خبره صورت گرفت. سپس پدیده های غیر خطی که بر دقت مکانیزم طراحی شده تاثیر می گذارند مورد بررسی قرار گرفتند. در میان این پدیده ها اصطکاک دارای تاثیر زیادی بر دقت مکانیزم موضع دهی می باشد. پس به منظور جبران سازی اصطکاک لازم بود که در ابتدا مدلی برای آن در نظر گرفته شود. از میان مدل های موجود برای این پدیده، مدل lugre که قادر به تبیین کامل پدیده اصطکاک می باشد انتخاب گردید و مدل سازی دینامیکی سیستم طراحی شده با استفاده از این مدل اصطکاکی صورت پذیرفت. در گام بعدی تیوری سیستم کنترلی که قادر به جبران پدیده اصطکاک باشد معرفی گردید. از آن جایی که کنترلر لغزشی در سیستم هایی که دارای عدم قطعیت است به خوبی عمل می کند و پارامترهای مدل اصطکاکی استفاده شد، دقیقا معلوم نیست، به منظور جبران سازی پدیده اصطکاک از کنترلر لغزشی استفاده گردید. در ادامه نوع جدیدی از کنترلر لغزشی با عنوان کنترلر لغزشی مکمل معرفی گردید و سپس به معرفی کنترلر ترکیبی لغزشی فازی پرداخته شد. در گام آخر کنترلرهای معرفی شده به دینامیک غیر خطی سیستم مورد نظر اعمال و میزان دقت قابل حصول و میزان ورودی کنترلی به سیستم مقایسه گردید. مشاهده شد که ترکیب کنترلر لغزشی با کنترلر فازی علاوه بر افزایش دقت قابل حصول، موجب هموارتر شدن وحذف نوسانات در ورودی کنترلی به سیستم می شود.

اساتید راهنما و مشاور

امیر عبدالله