Stabilizace makroskopické částice v optické pasti
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Cílem této práce je implementace a otestování algoritmů pro zpětnovazební stabilizaci částice v optické pasti. Tyto algoritmy jsou implementovány v programovatelném hradlovém poli Red Pitaya STEMlab 125-14 s využitím automatického generování kódu z modelů v programu Simulink. V práci je popsán fyzikální základ řízeného systému, jeho návaznost na teorii Kálmánova filtru, detaily implementovaných algoritmů v FPGA a procedury využité pro odhad parametrů. Implementované algoritmy byly úspěšně otestovány na reálné sestavě a výsledky jsou ukázány v závěru práce.
This thesis deals with the implementation and evaluation of the feedback stabilization algorithms for a particle in an optical trap. The algorithms are implemented in a field-programmable gate array Red Pitaya STEMlab 125-14 leveraging HDL code autogeneration from Simulink models. Theoretical background is laid out to highlight the connection of underlying physics to the Kalman filter theory, together with the details of FPGA implementation and parameter estimation. The implemented algorithms were successfully tested in a real experimental setup, and the results are presented in the last chapter.
This thesis deals with the implementation and evaluation of the feedback stabilization algorithms for a particle in an optical trap. The algorithms are implemented in a field-programmable gate array Red Pitaya STEMlab 125-14 leveraging HDL code autogeneration from Simulink models. Theoretical background is laid out to highlight the connection of underlying physics to the Kalman filter theory, together with the details of FPGA implementation and parameter estimation. The implemented algorithms were successfully tested in a real experimental setup, and the results are presented in the last chapter.
Description
Keywords
Stochastický systém, fotonika, optická past, optická pinzeta, zpětnovazební stabilizace, zpětnovazební chlazení, Kálmánův filtr, LQR, odhad parametrů, FPGA, Red Pitaya, Stochastic system, photonics, optical trap, optical tweezers, feedback stabilization, feedback cooling, Kalman filter, LQR, parameter estimation, FPGA, Red Pitaya
Citation
MLYNÁŘ, V. Stabilizace makroskopické částice v optické pasti [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Peter Kriššák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
mjr. Ing. Václav Křivánek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-17
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svou diplomovou práci. Poté byly předneseny posudky a student odpověděl na otázky oponenta. Následně proběhla diskuze se členy komise vztahující se k diplomové práci, při které byly položeny následující dotazy:
Používal jste IP bloky pro programování FPGA?
Jak jste řešil problém s převodem na fixedpoint aritmetiku pro FPGA?
Jaká je šírka pásma regulátoru?
Kolikabitový je ADC převodník FPGA?
Podle názoru komise byla úroveň odpovědí vyhovující.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení