Regelungstechnische Analyse und Synthese von MEMS mit elektrostatischem Wirkprinzip:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2007
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Steuerungs- und Regelungstechnik
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| adam_text | BERICHTE AUS DER STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK
HEIKO WOLFRAM
REGELUNGSTECHNISCHE ANALYSE UND SYNTHESE
VON MEMS MIT ELEKTROSTATISCHEM WIRKPRINZIP
D 93 (DISS. TU CHEMNITZ)
SHAKER VERLAG
AACHEN 2007
INHALTSVERZEICHNIS
GLOSSAR XI
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 MIKROSYSTEME UND REGELUNGSTECHNIK 1
1.2 ZIEL DER VORLIEGENDEN ARBEIT 2
1.3 THEMATISCHE GLIEDERUNG 4
2 DESIGN UND TECHNOLOGIE 7
2.1 EINFUEHRUNG 7
2.2 ANTRIEBSPRINZIPIEN VON MIKROSYSTEMEN 8
2.2.1 ELEKTROSTATISCHES ANTRIEBSPRINZIP 9
2.2.2 ELEKTRODYNAMISCHES ANTRIEBSPRINZIP 10
2.3 AUFBAU 11
2.4 TECHNOLOGIE 12
3 MODELLBILDUNG 15
3.1 EINFUEHRUNG 15
3.2 MECHANISCHES MODELL 16
3.3 SQUEEZE-FILM DAEMPFUNG 17
3.3.1 LOESUNG DES SQUEEZE-FILM PROBLEMS 19
3.3.2 ELEKTRISCHES ANALOGIEMODELL 19
3.3.3 ZUSTANDSRAUMMODELL 22
3.4 ELEKTROSTATISCHES WIRKPRINZIP 24
3.4.1 KAPAZITIVE DETEKTION DER AUSLENKUNG 25
3.4.2 ELEKTROSTATISCHES MOMENT 28
3.5 PULSBREITENANSTEUERUNG 29
3.5.1 STATISCHES VERHALTEN 30
3.5.2 DYNAMISCHES VERHALTEN 31
3.5.3 EINSCHALTVERHALTEN 31
3.6 KLEINSIGNALMODELL 32
4 PARAMETERIDENTIFIKATION 35
4.1 EINFUEHRUNG 35
VIII INHALTSVERZEICHNIS
4.2 LINEARE MODELLIDENTIFIKATION 36
4.2.1 APPROXIMIERTE METHODE 37
4.2.2 ZWEI-STUFEN-IDENTIFIKATION 38
4.2.3 PRAKTISCHES BEISPIEL 42
4.3 IDENTIFIKATION IN DER GESCHLOSSENEN SCHLEIFE 46
4.4 NICHTLINEARE MODELLIDENTIFIKATION 48
4.4.1 BLOCKORIENTIERTE IDENTIFIKATION 49
4.4.2 IDENTIFIKATION MITTELS NEURONALEM NETZWERK 53
4.4.3 NUMERISCHES BEISPIEL 56
5 REGLERENTWURF 59
5.1 EINFUEHRUNG 59
5.2 LINEARER REGLERENTWURF 60
5.2.1 EINSCHRAENKUNG DER BANDBREITE 60
5.2.2 ROBUST CONTROL 62
5.2.3 STABILITAETSBETRACHTUNG 70
5.2.4 PRAKTISCHES BEISPIEL 73
5.3 NICHTLINEARER REGLERENTWURF 79
5.3.1 ADAPTIVE REGELUNG MIT REFERENZMODELL 80
5.3.2 NUMERISCHES BEISPIEL 84
6 SENSITIVITAET 89
6.1 EINFUEHRUNG 89
6.2 DIGITALWANDLER 90
6.2.1 D/A-WANDLER 90
6.2.2 A/D-WANDLER 91
6.3 SENSITIVITAETSANALYSE 92
7 RAUSCHEN 97
7.1 EINFUEHRUNG 97
7.2 BROWNSCHES RAUSCHEN 97
7.3 RAUSCHEN IN ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTEN 98
7.3.1 WIDERSTANDSRAUSCHEN 98
7.3.2 DIODEN-RAUSCHEN 98
7.3.3 RAUSCHQUELLEN EINES BIPOLARTRANSISTORS 98
7.3.4 RAUSCHQUELLEN EINES FELDEFFEKTTRANSISTORS 99
7.3.5 VERSTAERKERRAUSCHEN 99
7.4 QUANTISIERUNGSRAUSCHEN 100
7.4.1 RAUSCHEN IN D/A-UND A/D-WANDLERSTUFEN 100
7.4.2 QUANTISIERUNGSRAUSCHEN IN RECHENWERKEN 103
7.5 PWM-RAUSCHEN 105
INHALTSVERZEICHNIS IX
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 107
A MODELLBILDUNG 109
A.L SQUEEZE-FILM DAEMPFUNG 109
A.2 LOESUNG DES SQUEEZE-FILM PROBLEMS 110
A.2.1 TRANSLATORISCHER FALL 110
A.2.2 ROTATORISCHER FALL MIT VARIABLER ROTATIONSACHSE 111
A.3 PULSBREITENANSTEUERUNG 113
A.3.1 STATISCHES VERHALTEN 113
A.3.2 EINSCHALTVERHALTEN 114
A.4 MODELLIERUNG DES ANSCHLAGS 114
B REGLERENTWURF 121
B.L ANTI-WINDUP MASSNAHMEN 121
B.2 SINGULAERWERTZERLEGUNG 122
B.3 NORMEN 122
B.3.1 VEKTORNORMEN 123
B.3.2 MATRIXNORMEN 123
B.3.3 SIGNALNORMEN 124
B.3.4 SYSTEMNORMEN 124
B.3.5 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN SIGNAL- UND SYSTEMNORMEN 125
B.3.6 BERECHNUNG DER SYSTEMNORMEN 126
B.4 LOESUNG DES W
2
-UND MOO-MINIMIERUNGSPROBLEMS 127
B.5 LOESUNG DER MATRIX-RICCATI-GLEICHUNG 129
B.6 LOESUNG DER DIOPHANTISCHEN GLEICHUNG 131
B.7 LOESUNG DER LJAPUNOW-GLEICHUNG 131
C SENSITIVITAET 133
C.L BERECHNUNG DES SIGNAL-RAUSCHABSTANDES FUER SIGMA-DELTA-WANDLER 133
C.2 NUMERISCHE SYSTEMOPTIMIERUNG 133
LITERATURVERZEICHNIS 143
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 159
TABELLENVERZEICHNIS 163
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