طراحي كنترل‌كننده مكانيزم منعطف موازي

Controller Design for a Compliant Parallel Mechanism

در اين مقاله، كنترل يك مكانيزم منعطف شامل دو عملگر پيزوالكتريك بررسي مي‌شود كه قابليت حركت در مقياس ميكروني در دو جهت X و Y را داراست. كاربرد اين مكانيزم در ميكروسكوپ ‌نيروي اتمي براي حركت دادن نمونه در مسيرهاي مشخص و اسكن سطح نمونه است. هدف اين تحقيق كاهش ميزان خطاي حركتي و بهبود قابليت دنبال كردن مسير در مكانيزم است. ابتدا به معرفي مكانيزم منعطف مدنظر و ويژگي‌هاي آن پرداخته مي‌شود. پس از معرفي هيسترزيس و مدل‌هاي رياضي آن، با استفاده از الگوريتم ازدحام ذرات پارامترهاي مدل هيسترزيس به‌دست آمده و در انتها پس از شناسايي مدل رياضي پيزوالكتريك، يك كنترل‌كننده انتگرالي-تناسبي براي سيستم حلقه بسته پايدار طراحي مي‌شود كه خطاي رديابي كمتر از0/1 درصد حاصل شده است.

This research presents control of a XY Nano-positioning stage using a compliant parallel mechanism with small crosstalk and yaw motion that are used in atomic force microscopes (AFM). The stage consists of two flexure displacement amplifiers driven by piezoelectric actuators. The piezoelectric actuator is explored to simultaneously reduce error of motion and fine motion tracking using controller. After identifying the system features, the Bouc–Wen hysteresis Model is established and the parameters of model are identified through particle swarm optimization (PSO) algorithm. An inverse feedforward control strategy is developed, then the PI controller is designed based on Ziegler-Nichols method. At the end, the performance of the mechanism is evaluated.