طراحی کنترل‌کننده مکانیزم منعطف موازی

رمرودی, نیلوفر; آیت اله زاده شیرازی, فرزاد; مهنما, مریم; خانلقی, مهران

doi:10.22034/jmeut.2022.48866.3007

طراحی کنترل‌کننده مکانیزم منعطف موازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

² استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³ دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22034/jmeut.2022.48866.3007

چکیده

در این مقاله، کنترل یک مکانیزم منعطف شامل دو عملگر پیزوالکتریک بررسی می‌شود که قابلیت حرکت در مقیاس میکرونی در دو جهت X و Y را داراست. کاربرد این مکانیزم در میکروسکوپ ‌نیروی اتمی برای حرکت دادن نمونه در مسیرهای مشخص و اسکن سطح نمونه است. هدف این تحقیق کاهش میزان خطای حرکتی و بهبود قابلیت دنبال کردن مسیر در مکانیزم است. ابتدا به معرفی مکانیزم منعطف مدنظر و ویژگی‌های آن پرداخته می‌شود. پس از معرفی هیسترزیس و مدل‌های ریاضی آن، با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات پارامترهای مدل هیسترزیس به‌دست آمده و در انتها پس از شناسایی مدل ریاضی پیزوالکتریک، یک کنترل‌کننده انتگرالی-تناسبی برای سیستم حلقه بسته پایدار طراحی می‌شود که خطای ردیابی کمتر از 1/0 درصد حاصل شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

کنترل

مراجع

Lee H. J., Woo S., Park J., Jeong H., Kim M., Ryu J., Gweon D. G. and Choi Y. M., Compact compliant parallel XY nano-positioning stage with high dynamic performance, small crosstalk, and small yaw motion. Microsystem Technologies, Vol. 24, No.6, pp. 2653-2662, 2018.
مختاری کرچگانی م. و واردی کولایی س. م.، سنتز بهینه مکانیزم نرم صفحه‌ای با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 52، ش. 1، ص 345-349، 1401.
Li Y., and Xu Q., Design and analysis of a totally decoupled flexure-based XY parallel micromanipulator. IEEE transactions on robotics, 25, No.3, pp. 645-657, 2019.‏
Xu Q., and Li Y., Novel design of a totally decoupled flexure-based XYZ parallel micropositioning stage. In 2010 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 866-871, 2010.
Li Y., and Xu Q., A totally decoupled piezo-driven XYZ flexure parallel micropositioning stage for micro/nanomanipulation. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, Vol. 8, No.2, pp. 265-279, 2010. ‏
Li Y., and Xu Q., Design and robust repetitive control of a new parallel-kinematic XY piezostage for micro/nanomanipulation. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 17, No.6, pp. 1120-1132, 2011.‏
Li Y., Huang J., and Tang H., A compliant parallel XY micromotion stage with complete kinematic decoupling. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, Vol. 9, No.3, pp. 538-553, 2012. ‏
Li C. X., Gu G. Y., Yang M. J. Zhu L. M., Design, analysis and testing of a parallel-kinematic high-bandwidth XY nanopositioning stage. Review of Scientific instruments, Vol. 84, No.12, pp. 125111, 2013.‏
Tang, H., Li Y., and Huang J., Design and analysis of a dual-mode driven parallel XY micromanipulator for micro/nanomanipulations. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 226, No.12, pp. 3043-3057, 2012.‏
نوروزی فراهانی ع.، رمرودی ن. و مهنما م.، تحلیل ارتعاشاتی مکانیزم منعطف موازی برای کاربرد در میکروسکوپ نیروی اتمی. دهمین کنفرانس آکوستیک و ارتعاشات، تهران، ایران، 1399.
Tan X. and Baras J. S., Adaptive identification and control of hysteresis in smart materials. IEEE Transactions on automatic control, Vol. 50. No.6, pp 827–839, 2005.
Kim B., Washington G. N., and Yoon H. S., Hysteresis-reduced dynamic displacement control of piezoceramic stack actuators using model predictive sliding mode control. Smart materials and structures, Vol. 21, No.5, pp. 055018, 2012.‏
Shi J., Jiang Y., Li T. and Du Y., Learning-based optimal desired compensation adaptive robust control for a flexure-based micro-motion manipulator. Applied Sciences, Vol. 7, No.4, pp. 406, 2017. ‏
Li Y., and Xu Q., Adaptive sliding mode control with perturbation estimation and PID sliding surface for motion tracking of a piezo-driven micromanipulator. IEEE Transactions on control systems technology, 18, No.4, pp. 798-810, 2009.
Wu Z., and Xu Q., Survey on recent designs of compliant micro-/nano-positioning stages. In Actuators, Vol. 7, No.1, pp. 5, Multidisciplinary Digital Publishing Institute‏, 2018.
Ye M. and Wang X., Parameter estimation of the Bouc–Wen hysteresis model using particle swarm optimization, Smart Materials and Structures, Vol. 16, No.6, pp. 2341, 2007.
Zhu Z., To S., Li Y., Zhu W. L., and Bian L., External force estimation of a piezo-actuated compliant mechanism based on a fractional order hysteresis model. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 110, pp. 296-306., 2018.
Tang H., Li Y., and Zhao X., Hysteresis modeling and inverse feedforward control of an AFM piezoelectric scanner based on nano images. In 2011 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, pp. 189-194, IEEE, 2011.
Leang K. K., and Devasia S., Feedback-linearized inverse feedforward for creep, hysteresis, and vibration compensation in AFM piezoactuators. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 15, No.5, pp. 927-935, 2007.
Wang Z. Y., and Mao J. Q., On PSO based Bouc-Wen modeling for piezoelectric actuator. In International Conference on Intelligent Robotics and Applications, 125-134, Springer, Berlin, Heidelberg, 2010.
Clerc M., and Kennedy J., The particle swarm-explosion, stability, and convergence in a multidimensional complex space. IEEE transactions on Evolutionary Computation, 6, No.1, pp. 58-73, 2002.
Cui Z., Zeng J., and Yin Y., An improved PSO with time-varying accelerator coefficients. In 2008 Eighth International Conference on Intelligent Systems Design and Applications, Vol. 2, pp. 638-643, IEEE, 2008.
Bansal J. C., Singh P. K., Saraswat M., Verma A., Jadon S. S., and Abraham A., Inertia weight strategies in particle swarm optimization. In 2011 Third world congress on nature and biologically inspired computing, 633-640, IEEE, 2011.
Gao Y., An X. H., and Liu, J., A particle swarm optimization algorithm with logarithm decreasing inertia weight and chaos mutation. In 2008 international conference on computational intelligence and security, 1, pp. 61-65, IEEE‏, 2008.
Li C., Liu Y., Zhou A., Kang L., and Wang H., A fast particle swarm optimization algorithm with cauchy mutation and natural selection strategy. In International Symposium on Intelligence Computation and Applications, pp. 334-343, Springer, Berlin, Heidelberg. 2007.

دوره 52، شماره 3 - شماره پیاپی 100
آبان 1401
صفحه 257-263

تعداد مشاهده مقاله: 156
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 80

طراحی کنترل‌کننده مکانیزم منعطف موازی

مراجع

دوره 52، شماره 3 - شماره پیاپی 100
آبان 1401
صفحه 257-263

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

طراحی کنترل‌کننده مکانیزم منعطف موازی

مراجع

دوره 52، شماره 3 - شماره پیاپی 100آبان 1401صفحه 257-263

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

دوره 52، شماره 3 - شماره پیاپی 100
آبان 1401
صفحه 257-263