Title of article :
Tracking and Shape Control of a Micro-cantilever using Electrostatic Actuation
Author/Authors :
Karamia, F Department of Mechanical Engineering - Sharif University of Technology, Tehran, Iran , Salarieh, H Department of Mechanical Engineering - Sharif University of Technology, Tehran, Iran , Shabani, R Department of Mechanical Engineering - Faculty of Engineering - Urmia University, Urmia, Iran
Abstract :
In this paper, the problems of state estimation, tracking control and shape control in a micro-cantilever
beam with nonlinear electrostatic actuation are investigated. The system’s partial differential equation
of motion is converted into a set of ordinary differential equations by projection method. Observabillity
of the system is proven and a state estimation system is designed using extended Kalman filter (EKF)
algorithm. A tracking control system is designed to make a specific point of the beam follow a
reference signal. The effect of mode selection to include in model on controller performance is also
investigated. Based on the tracking controller a shape control algorithm is designed to form the shape
of beam into a desired shape. The proposed algorithms are validated by numerical simulation and
resulted in a promising performance.
Farsi abstract :
در اين مقاله مسأله تخمين متغيرهاي حالت، كنترل رهگيري و كنترل شكل يك ميكروتير يكسردرگير با تحريك غيرخطي الكترواستاتيكي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور معادلات ديفرانسيل پارهاي سيستم با استفاده از روش گالركين به يك ست از معادلات ديفرانسيل معمولي تبديل شده است. پس از اثبات مشاهدهپذيري سيستم يك الگوريتم تخمين متغيرهاي حالت براي آن بر اساس روش كالمن فيلتر توسعه يافته طراحي شده و از متغيرهاي تخمين زده شده، در سيستم كنترل مورد بحث استفاده شده است. سيستم كنترل به منظور كنترل مسير حركت نقاط مورد نظر از تير طراحي شده و اثر مودهاي منتخب براي كنترل بر روي اين كنترل كننده مورد بررسي قرار گرفت. در پايان با استفاده از كنترلكننده مسير طراحي شده، يك الگوريتم كنترل شكل براي تير پيشنهاد گرديد. مجموعه اين الگوريتمها با استفاده از شبيهسازي عددي صحهگذاري شده و نتايج مورد بحث قرار گرفتهاند.
Keywords :
micro-cantilever , electrostatic actuation , state estimation , tracking control , shape control
Journal title :
Astroparticle Physics