Geri Dön

Development Of A Modular Control Algorithm For High Precision Positioning Systems

Yüksek Hassasiyetli Pozisyonlama Sistemleri Için Modüler Kontrol Algoritması Geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 313502
  2. Yazar: NURCAN GEÇER ULU
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MELİH ÇAKMAKÇI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 98

Özet

Son on yıl içinde, mikro/nano-teknoloji büyük ölçüde gelişti. Mikro/nano- teknoloji ile ilgili ürünler bilim ve teknoloji dünyasındaki uygulamaların yani sira tüketici marketinde de yer almaya başladı. Bu gelişmeler yüksek hassasiyetli pozisyonlama sistemlerine olan ilgiyi arttırdı çünkü yüksek hassasiyetli pozisyonlama sistemleri mikro/nano-teknoloji ile ilgili uygulamalarda cok önemli bi yere sahiptir. Daha kompleks ve ileri düzeydeki uygulamalarin daha sıkı toleranslar ve daha küçük parcalar gerektirmesi sonucunda bu beklentileri karşılayabilecek yeni kontrol tekniklerine olan ilgi artmıştır.Bu çalışmanın amacı yüksek hassasiyetli pozisyonlama sistemlerine yönelik artan ilgiyi karşılayabilecek yeni bir kontrol tekniği geliştirmektir. Bu amaçla, modüler çok eksenli pozisyonlama sisteminin kontrolü calışılmıştır. Bahsi geçen çok eksenli pozisyonlama sistemi modüler tek eksenli kızakların birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Böylece, tek eksenli pozisyonlama sistemi birkaç şekilde kullanılır ve kullanıldığı alana göre model parametreleri değişir. Bu sebeple, modüler kızakların kullanıldığı alana uyum sağlamaları ve takip hatalarını azaltabilmeleri için tekrarlamalı öğrenme kontrolcüsü geliştirilmiştir. Çok eksenli pozisyonlama sisteminde, kızaklar aynı anda hareket ettirildiğinde birbirleri arasındaki etkileşimler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu etkileşimlerin etkisini azaltmak için çapraz bağlaşımlı kontrolcü kullanılabilir ve böylece kontur hatası azaltılabilir.Bu tezde, takip ve kontur hatasını birlikte azaltmak üzere çapraz bağlaşımlı kontrolcü ve tekrarlamalı öğrenme kontrolcüsünün bir arada kullanıldığı bir kontrolcü geliştirilmiştir. Çapraz bağlaşımlı kontrolcü ile birlikte sunulan kontur tahmin yöntemi yerine işlemsel olarak daha verimli bir kontur tahmin yöntemi kullanılmıştır. Bunun yanında, kullanılan yöntem herhangi bir kontur kontrolu için ve çok eksenli sistemlerde kullanmak için daha uygundur. Ayrıca, tekrarlamalı oğrenme kontrolcüsünün kullanılması, pratik bir tasarima ve modüler sistemlere uygunluğu arttırmaya yarar. Ayrıca, önerilen kontrolcünün kararlılık ve yakınsama karakteristiği incelenmiştir. Kontrolcünün etkililiği iki ve üç eksenli sistem üzerinde yapılan simulasyon ve deneylerle gösterilmiştir. Sonuçta ortaya çıkan kontrolcü ile nanometre hassasiyetinde takip ve kontur performansı gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In the last decade, micro/nano-technology has been improved significantly. Micro/nano-technology related products started to be used in consumer market in addition to their applications in the science and technology world. These developments resulted in a growing interest for high precision positioning systems since precision positioning is crucial for micro/nano-technology related applications. With the rise of more complex and advanced applications requiring smaller parts and higher precision performance, demand for new control techniques that can meet these expectations is increased.The goal of this work is developing a new control technique that can meet increased expectations of precision positioning systems. For this purpose, control of a modular multi-axis positioning system is studied in this thesis. The multi-axis precision positioning system is constructed by assembling modular single-axis stages. Therefore, a single-axis stage can be used in several configurations. Model parameters of a single-axis stage change depending on which axis it is used for. For this purpose, an iterative learning controller is designed to improve tracking performance of a modular single-axis stage to help modular sliders adapting to repeated disturbances and nonlinearities of the axis they are used for. When modular single-axis stages are assembled to form multi-axis systems, the interaction between the axes should be considered to operate stages simultaneously. In order to compensate for these interactions, a multi input multi output (MIMO) controller can be used such as cross-coupled controller (CCC). Cross-coupled controller examines the effects between axes by controlling the contour error resulting in an improved contour tracking.In this thesis, a controller featuring cross-coupled control and iterative learning control schemes is presented to improve contour and tracking accuracy at the same time. Instead of using the standard contour estimation technique proposed with the variable gain cross-coupled control, presented control design incorporates a computationally efficient contour estimation technique. In addition to that, implemented contour estimation technique makes the presented control scheme more suitable for arbitrary nonlinear contours and multi-axis systems. Also, using the zero-phase filtering based iterative learning control results in a practical design and an increased applicability to modular systems. Stability and convergence of the proposed controller has been shown with the necessary theoretical analysis. Effectiveness of the control design is verified with simulations and experiments on two-axis and three-axis positioning systems. The resulting controller is shown to achieve nanometer level contouring and tracking performance.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    46532

    Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü

    Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine

    SAFFET ALTAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. M. EMİN TACER

  2. Tez No

    866021

    A tool oriented approach to digital making and control in design

    Dijital yapma biçimleri ve tasarımda kontrole araç odaklı bir yaklaşım

    GAMZE GÜNDÜZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU

  3. Tez No

    682767

    High sensitive torque control of permanent magnet synchronous motor for national military applications

    Yerli askeri uygulamalar için daimi mıknatıslı senkron motorlarda yüksek hassasiyetli moment kontrolü

    MEHMET ERALP KÖSE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ

  4. Tez No

    55757

    Bulanık kümeler ve endüstri mühendisliği uygulamaları

    Başlık çevirisi yok

    M.FAHRİ DÜNDAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. AHMET FAHRİ ÖZOK

  5. Tez No

    561474

    Yapay sinir ağları ile optik karakter tanıma

    Optical character recognition with artificial neural network

    MURATCAN UZTEMUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN SÜMER

Geri Dön