Control of micro and nanostructures arrays
Application des techniques de contrôle aux réseaux de micro et nanostructures
Résumé
One of the most important benefits provided by M/NEMS is their ability to be fabricated in a massive way combining them into arrays. However, many problems limit the use of such systems such as control complexity, elements dispersion and couplings, non-linearities and noise sources, etc. Hence, it is crucial to take these features into consideration since the design stage, eliminating their effects or making advantage of them to make new architectures that achieve high performances. A contribution to flexible micro-structures control is developed using a large array of distributed nano-transducers. The continuous structure is then replaced by a NEMS array whose model is detailed for the first time in function of existing dispersions. Coupled arrays architectures are suggested in order to reduce the dispersions effects, enhancing by that the selectivity of the derived filters. Based on the distributed transductions scheme, a novel tuning strategy is elaborated by using modal control. The different arrays (coupled or not) can be used in sensing applications, where the measurement system is modelled depending on the used technique and on the chosen structure before improving the performances by appropriate control. A new configuration based on transduction nonlinearities is designed for variation compensation and measurement of a sensor resonance frequency allowing system complexity reduction.
Un des plus importants profits qu'on peut tirer des M/NEMS est la capacité de les fabriquer en grande masse permettant leur assemblage sous forme de réseau. Toutefois, de nombreux problèmes s'opposent à l'utilisation de ces systèmes tels que la complexité de leur contrôle, la non-uniformité et les couplages entre leurs éléments, les sources de bruits et de non-linéarités, etc.. Il est alors nécessaire de prendre en compte ces différents aspects dès la phase de conception, les corriger ou les exploiter, pour aboutir à des nouvelles architectures qui répondent aux exigences de hautes performances. En se servant d'un large réseau de nano-transducteurs, une contribution au contrôle dynamique robuste d'une micro-surface « intelligente » est développée. La structure continue est ensuite remplacée par un réseau de NEMS dont le modèle est détaillé pour la première fois en tenant compte des dispersions entre les éléments. Des architectures de réseaux couplés sont proposées pour réduire les effets des dispersions, améliorant ainsi la sélectivité des filtres résultants. Basée sur le schéma de transductions distribuées, une nouvelle stratégie d'ajustement du filtre est élaborée par contrôle modal. Ces différents réseaux (couplés ou non) peuvent être utilisés pour des applications capteurs où le système de mesure est modélisé en fonction de la technique utilisée et de la structure adoptée avant d'améliorer les performances par un contrôle approprié. Une nouvelle configuration exploitant les non-linéarités de transduction est proposée pour compenser et mesurer la variation de la fréquence de résonance permettant de réduire la complexité du système global.
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