Řízení dielektroforézy založené na optimalizaci v reálném čase

Abstract

Tato práce popisuje návrh řízení pro bezkontaktní manipulaci s mikro- a mezoskopickými objekty pomocí dielektroforézy. Konkrétně je dokumentován výchozí stav systému založeného na optimalizaci v reálném čase. Řešený problém je dále rozšířen tak, aby byly umožněny současné změny amplitud a fázových posunů napěťových signálů použitých k ovládání. Pro řešení dané optimalizační úlohy je zvolena vhodná numerická metoda a systém je experimentálně ověřen. Použita jsou dvě různá elektrodová pole umožňující pohyb po přímce a v ploše. Dále jsou analyzovány a řešeny problémy spojené se škálovatelností systému, jako jsou rostoucí výpočetní nároky a vzájemné silové působení částic.

This thesis describes the control design for a noncontact manipulation of micro- and mesoscale objects utilizing the dielectrophoresis. Specifically, the currently available system based on an optimization in real-time is documented. The optimization problem is further extended so that changes in both the amplitudes and the phase shifts of the voltage signals are used for actuation. A suitable numerical solver is chosen for the given optimization task and the system is experimentally verified. The two different electrode arrays allowing linear and planar motion are used. Furthermore, the issues related to the system scalability, such as the growing computational demands and mutual particle force interactions, are analyzed and appropriate solutions proposed.