Analysis and control of a tunneling current measurement system - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Analysis and control of a tunneling current measurement system

Analyse et commande d'un système de mesure à courant tunnel

Résumé

The objective of this thesis was to control the nano-positioning system using tunneling current with the real-time validation over an experimental platform developed in Gipsa-lab. This thesis lies in the domain of control for micro and nano-mechatronics systems for the applications of scanning probe microscopy and ultra-precise positioning. At nanometer scale, the problems of noise, vibrations, nonlinearity and instability influence the precision of the measurement. The objective was to deal with these constraints by using the modern techniques of robust control. In this thesis, a system of tunneling current measurement has been modeled and the control problem has been formulated in terms of desired measurement performances. Then, robust control design laws are analyzed in order to achieve better performances in terms of measurement precision and rejection of certain disturbances with robustness. These control laws are experimentally validated (at ambient atmosphere) for a platform of Gipsa-lab. At the end of this thesis, a dynamic modeling of MIMO system for an application of scanning the surface with an atomic resolution has been proposed and a MIMO controller in order to reduce the positioning error due to coupling has been validated in simulations.
L'objet de la thèse était la commande d'un système de nano-positionnement par courant tunnel, avec application sur la plateforme expérimentale développée au laboratoire Gipsa-lab. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la commande des systèmes micro et nano-mécatronique, pour des applications en microscopie en champ proche ou dans des systèmes de positionnement ultra-précis. A l'échelle nanométrique, des problèmes de bruits de différentes natures, vibrations, non-linéarités et instabilité influencent la précision et la qualité de mesure du système. L'objectif était donc de pouvoir faire face à ces contraintes en utilisant des techniques modernes de commande robuste. Dans cette thèse, un système de mesure à courant tunnel a été modélisé et le problème de contrôle lié aux performances de mesure souhaitées a été formulé. Les performances souhaitées, à savoir la précision de la mesure et le rejet de certaines perturbations avec la robustesse adéquate, ont été atteints en utilisant des lois de commande robuste. Ces lois de commande ont été validées expérimentalement (à l'atmosphère ambiante) sur une plateforme du Gipsa-lab. À la fin de cette thèse, pour une application de scanner de surface à l'échelle atomique, une modélisation dynamique MIMO du système a été proposée et un régulateur MIMO afin de réduire l'erreur de positionnement dûe au couplage a été validé en simulations.
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Dates et versions

tel-00663060 , version 1 (25-01-2012)
tel-00663060 , version 2 (25-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00663060 , version 1

Citer

Irfan Ahmad. Analysis and control of a tunneling current measurement system. Automatic Control Engineering. Université de Grenoble, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00663060v1⟩
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