طراحی یک کنترلر فازی برای کنترل زاویه یک میکرومحرک پیچشی دو درجه آزاد در ورای محدوده ناپایداری آن

میکرومحرک های پیچشی دارای طیف وسیعی از کاربردها در سوئیچهای نوری، نمایشگرها، اینترفرومتری، طیفبینی، تصحیح خطا و تصویربرداری های پزشکی می باشند. به منظور بهبود عملکرد این سیستم ها، مطلوب است دامنه زاویه کاری آینه ها و فرکانس نوسانات آنها افزایش یابد. برای نیل به این هدف مهم، باید مقدار فراجهش و زمان نشست در هنگام دنبال کردن فرمان داده شده به سیستم کمینه شود. هدف این مقاله ارائه یک کنترلر فازی بهینه به منظور کنترل زاویه ای یک میکرومحرک پیچشی در محدوده فراتر از ناپایداری کششی آن است. بدین منظور، یک مدل دو درجه آزادی با در نظر گرفتن هر دو حرکت دورانی و خطی میکرومحرک در نظر گرفته شده است. با استفاده از رویکرد انرژی مبتنی بر معادلات لاگرانژ، معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دینامیکی سیستم استخراج گردیدند. در قدم بعدی پاسخ استاتیکی سیستم به صورت مختصر مطالعه شد. هم چنین، تاثیر ولتاژ و میرایی مربوط به هر کدام از درجات آزادی بر آستانه ناپایداری مطالعه گردید. براساس حس و شناخت به دست آمده از مطالعات فوق، قوانین کلامی و قوانین اگر-آن گاه مرتبط با آنها جمع آوری شد. با استفاده از ترکیب معروف فازیساز نقطه ای، موتور استنتاج حاصل ضرب و نافازیساز مرکز سطح در کنار قوانین اگر-آن گاه به عنوان قلب سیستم فازی، کنترلر فازی طراحی گردید. کنترلر فازی پیشنهادی برای یک میکرومحرک خاص مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که میکرومحرک به کمک کنترلر فازی طراحی شده به خوبی قابلیت دنبال کردن فرمان پله مورد نظر را در هر دو حالت قبل و بعد از محدوده ناپایداری کششی داراست. این قابلیت در کنار فراجهش و زمان نشست قابل قبول نشاندهنده کارایی بالای کنترلر فازی طراحی شده است و انتظار می رود بتواند به خوبی برای تحلیل و بهینهسازی میکرومحرک های پیچشی به منظور بهبود عملکرد دینامیکی آنها مورد استفاده قرار گیرد.