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Journal Européen des Systèmes Automatisés

1269-6935
Revues des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 46/4-5 - 2012  - pp.507-534  - doi:10.3166/jesa.46.507-534
TITRE
Analyse de courant tunnel sur une plate-forme expérimentale avec la commande H∞

TITLE
Tunneling current analysis over an experimental platform with H∞ control

RÉSUMÉ

Le fait de travailler à l’échelle nanométrique fait émerger beaucoup de nouveaux problèmes. Dans bon nombre d’applications en nanotechnologie, la précision des signaux mesurés est un facteur crucial et elle est très sensible aux perturbations externes. Le courant tunnel est un phénomène mécanique quantique de l’ordre des nano-ampères et il apparaît lorsqu’on approche une pointe métallique extrêmement fine au voisinage de la surface conductive de l’échantilllon à tester (la distance entre la pointe et la surface doit être en dessous de 1 nm). Dans cet article nous proposons d’analyser les apports d’une synthèse de commande H∞, afin d’améliorer les performances du système de mesure par courant tunnel, en termes de précision de mesure, robustesse et rejet de perturbation en se comparant avec celles obtenues par une synthèse classique PI (utilisée actuellement dans ces systèmes). Le schéma de commande issu de cette synthèse H∞ est validé sur une plate-forme expérimentale (fonctionnant à température ambiante) réalisée à Gipsa-lab (Grenoble Image Parole Signal Automatique). Les résultats en simulation et en temps réel de ce nouveau schéma de commande montrent des performances améliorées par rapport à celles obtenues avec la commande conventionnelle type PI.



ABSTRACT

Many new problems have emerged working at nanometer scale. The precision of measured signal at such a scale is one of the pivotal requirements in many applications of nanotechnology, and it is highly sensitive to the external disturbances. Tunneling current is a quantum mechanical phenomenon which is of order of nano-amperes and appears when an extremely sharp metallic electrically charged tip is approached at the vicinity of a conductive sample surface (distance between tip apex and sample surface must be less than 1 nm). In this paper, a modern H∞ controller design is analyzed in order to achieve better performances in terms of measurement precision, robustness and disturbance rejection for the considered system of tunneling current and a comparison is performed with conventionally used classical PI control technique. The resulting control scheme is validated over an experimental setup (working at ambient atmosphere), developed in GIPSA-Lab (Grenoble Image Parole Signal Automatique) research center. The corresponding simulation and experimental results with the proposed H∞ control design show improved performances with respect to those obtained with the more conventional PI control technique.



AUTEUR(S)
Irfan AHMAD, Alina VODA, Gildas BESANÇON, Gabriel BUCHE

MOTS-CLÉS
courant tunnel, microscope à effet tunnel, précision de mesure, commande H∞, simulation, validation expérimentale, fonctions de sensibilité.

KEYWORDS
tunneling current, scanning tunneling microscope, measurement precision, H∞ control, simulation, experimental validation, sensitivity functions.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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