This Master’s Thesis is devoted to the analysis and design of a control structure for
the nanopositioning system LAU based on the dynamic control allocation technique.
The objective is to control the vertical displacement with nanometer precision under a
control effort distribution criterion among the actuator set. In this case, the pneumatic
actuator is used as a passive gravity compensator while the voice coil motor generates
the transient forces. The analysis of the system characteristics allows defining the
design criterion for the control allocation. In this direction, the proposed dynamic
control allocation stage considers a frequency distribution of the control effort. The
lower frequency components are assigned to the pneumatic actuator while the higher
frequencies are handled by the voice coil drive. The significant actuator dynamics are
compensated through a Kalman filter approach. The position controller is based on a
feedback linearization framework with a disturbance observer for enhanced robustness.
The experimental validation demonstrates the feasibility of the proposed technique. / Diese Masterarbeit widmet sich der Analyse und dem Entwurf einer Regelungsstruktur
für das Nanopositioniersystem LAU. Dabei werden Methoden untersucht, welche das
notwendige Stellsignal auf zwei Aktoren aufteilen. Ziel ist es, die vertikale Verschiebung
des LAU mit Nanometerpräzision zu regeln. In diesem Fall wird der pneumatische
Aktor als passiver Schwerkraftkompensator verwendet, während die elktromagnetische
Tauchspule die transienten Kräfte erzeugt. Die Analyse der Eigenschaften des LAUSystems
ermöglicht die Definition der Entwurfskriterien zur Aufteilung der Stellgröße. In
dieser Richtung berücksichtigt die vorgeschlagene dynamische Methode eine Aufteilung
der Stellgröße bezüglich der Frequenzanteile. Die niederfrequenten Komponenten
werden dem pneumatischen Aktor zugeordnet. Dem elektromagnetische Aktor werden
die verbliebenen hochfrequenten Anteile zugeordnet. Die signifikanten Effekte der
Aktordynamik in Bezug auf die Bewegungsdynamik werden durch einen Kalman-
Filteransatz kompensiert. Nichtlineare Streckenanteile werden basierend auf dem
Modell und einem Störbeobachter kompensiert, sodass der verbleibende Anteil des
Positionsreglers mit linearen Methoden entworfen werden kann. Die experimentelle
Validierung zeigt die Effektivität des untersuchten Konzeptes. / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/18659 |
| Date | 26 March 2021 |
| Creators | Seminario Reategui, Renzo Andre |
| Contributors | Morán Cárdenas, Antonio Manuel |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/pe/ |
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