Controle adaptativo robusto de nanoposicionadores piezoelétricos com dinâmica de fase não-mínima - Albuquerque, Igor Fonseca. (UFRJ, 2010)
[PT]Piezoatuadores para nanoposicionamento, utilizados em diversas aplicações de microscopia e nanofabricação, apresentam alta resolução e banda passante. No entanto, o controle preciso de tais dispositivos é dificultado pelas características não-lineares de sua dinâmica, tais como histerese e creep. Neste trabalho é apresentada a modelagem de um sistema experimental de nanoposicionamento baseado em um atuador piezoelétrico e o projeto de um controlador adaptativo robusto, que inclui um termo de controle por modos deslizante, capaz de realizar o rastreamento de uma trajetória de referência sem a necessidade de um modelo preciso da planta. Uma dificuldade adicional da planta considerada é a sua resposta de fase não-mínima significativa. A utilização de um compensador paralelo é proposta para compensar os efeitos instabilizantes desta característica, sobretudo para controle de alto ganho. Resultados experimentais para o rastreamento de trajetórias senoidais de até 100 Hz são discutidos, confirmando o melhor desempenho do sistema usando o algoritmo de controle proposto quando comparado a estratégias sem compensação paralela.[EN]Piezoactuators for nanopositioning, used on a variety of microscopy and nanofabrication applications, have high resolution and bandwith. However precise control of such devices is difficult due to its non-linear dynamic characteristics, such as hysteresis and creep. This paper presents the modeling of an experimental piezoelectric actuator based nanopositioning system and the design of a robust adaptive controller, which includes a sliding mode control term, capable of performing the tracking a reference trajectory without the need for a precise model of the plant. A further difficulty of the considered plant is its significant non-minimum-phase response. To circumvent the destabilizing effects of this behavior, particularly for high gain control, the use of a parallel compensator is proposed. Simulation and experimental results for tracking sinusoidal signals up to 100 Hz are discussed, confirming the improved performance of the system using the proposed control algorithm compared to control strategies without parallel compensation.