Nonlinear controller design for high-speed dynamic atomic force microscope system
Yüksek hızlı dinamik atomik kuvvet mikroskobu sistemi için doğrusal olmayan denetçi tasarımı
- Tez No: 535494
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜJDAT BALANTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Bu çalışmada, en gelişkin Yüksek Hızlı Dinamik Atomik Kuvvet Mikroskobu (YH-AKM) sisteminde geleneksel olarak kullanılan PI kontrolcüsü ile bir doğrusal olmayan H-infinity kontrolcüsünün performansları kıyaslanmıştır. En gelişkin YH-AKM sistemi MATLAB/SIMULINK'de, hava ve sıvıda küçük yüksek-frekanslı ve sıradan düşük-frekanslı olmak üzere dört farklı prob için modellenmiştir. Modellenen sistem için, PI ve H-infinity kontrolcüleri analitik metodlar ve MATLAB'daki araçlar kullanılarak tasarlanıp gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar hem ideal koşulda, hem de gürültü, parazit ve parametrik belirsizlik gibi dış etkiler ile gerçekleştirilmiştir. İdeal koşulda, ulaşılan maksimum çerçeve hızı ve yüzdelik topografi yakalama hatası iki kontrolcü ile her prob için hesaplanmıştır. Ayrıca, dış etkilere karşı kontrolcülerin sistemdeki performansları test edilmiştir. H-infinity kontrolcüsü ile, seçilen örneğin topografisinin 2 kata kadar daha az yakalama hatası ile elde edilebildiği görülmüştür. Ayrıca PI kontrolcüsünün bozunum reddinde daha iyi, fakat H-infinity kontrolcüsünün gürültü etkisi altında daha sağlam olduğu gözlemlenmiştir. Her prob için, belirsizlik durumunda ideal koşula benzer sonuçlar elde edilmiştir. En belirgin sonuçlar yüksek-frekanslı problarla elde edilmiştir, çünkü H-infinity kontrolcüsü sıvıda çalıştırılan son teknoloji YH-AKM'de, aynı yakalama hatası ile PI kontrolcüsüne (7.1 fps) oranla 2 kat daha yüksek çerçeve hızına (14.3 fps) imkan vermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the performances of conventionally used PI controller and a nonlinear H-infinity controller, are compared in the state-of-the-art High-Speed Dynamic Atomic Force Microscope (HS-AFM). The state-of-the-art HS-AFM system is modeled via MATLAB/SIMULINK for four different cantilevers, i.e., small high-frequency and regular low-frequency cantilevers used in air and liquid environments. For the modeled system, PI and H-infinity controllers are designed and implemented by using both analytical methods and toolboxes available in MATLAB. Simulations are performed in ideal condition, and under exogenous effects such as noise, disturbance and parametric uncertainty. In ideal condition, achieved maximum frame rate, and the percentage of topography acquisition error with two controllers are calculated for each cantilever. Also, performances of controllers in the system are tested under exogenous effects. It is observed that with the H-infinity controller, the topography of the selected sample can be obtained with up to 2 times less acquisition error. It is also observed that PI controller is better in disturbance rejection, but H-infinity controller is more robust under the effect of noise. For each cantilever, similar results to the ideal condition is obtained in case of uncertainty. Most distinctive results are obtained with high-frequency cantilevers, as H-infinity controller enables a 2 times higher frame rate (14.3 fps) compared to the PI controller (7.1 fps) with the same level of acquisition error in the state-of-the-art HS-AFM operated in liquid environment.
Benzer Tezler
- Advanced control systems for ground vehicles
Yol taşıtları için ileri kontrol sistemleri
MUMİN TOLGA EMİRLER
Doktora
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- Yüksek hızlı kamera yönlendirme sistemleri için kontrolcü tasarımı ve uygulaması
Controller design and implementation for high speed camera pointing and tracking systems
BURAK EREN BİRİNCİ
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN UYMAZ SALAMCI
DOÇ. DR. BÜLENT ÖZKAN
- Yüksek performanslı indüksiyon motor sürücüsü için basitleştirilmiş kural tabanlı bulanık mantık hız denetleyici tasarımı
Simplified rule-based fuzzy logic speed controller design for high performance induction motor drive
QAZWAN ABDULLAH MOHAMMED TARBOSH
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER AYDOĞDU
- Manipulatör kontrolü için çok değişkenli adaptif PID regülatör
Multivariable adaptive pid regulatör for manipulator control
A.SELÇUK TEKDEMİR
- Dinamik sistemler için gerçek zamanda bulanık mantıkla kontrolör tasarımı
Fuzzy logic controller design for dynamic systems in real time
GÖKHAN GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYDEMİR ARISOY