Desenhar de MEMS inerciais microusinados de superfície sensor com otimização de topologia meta-heurística.

Autor(es)

Hossein Rostami Najafabadi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2023-01-27

Membros da banca

Thiago de Castro Martins; Meaghan Charest finn; Anatoli Chkrebtii; Mario Ricardo Gongora Rubio; Marcos de Sales Guerra Tsuzuki

• Orientador: Thiago de Castro Martins; Ahmad Barari

Resumo

Os sistemas microeletromecânicos (MEMS) estão se tornando populares para uma variedade de aplicações devido ao seu pequeno tamanho, baixo custo e bom desempenho. Os dispositivos MEMS são projetados combinando formas simples com base na experiência de casos anteriores. O uso de métodos de projeto matemático, como a Otimização de Topologia (TO), ajuda a encontrar o melhor projeto possível para um aplicativo específico. Em uma aplicação de monitoramento de deslizamentos de terra, acelerômetros MEMS de alta sensibilidade são necessários para prever com precisão a ocorrência de deslizamentos de terra. Mas os métodos TO disponíveis são incapazes de encontrar um projeto com sensibilidade máxima, condição de carregamento variável e sujeito a várias restrições. As restrições são devidas aos limites de fabricação na fabricação de MEMS e aos limites de desempenho do problema físico. O objetivo desta tese é desenvolver um método TO meta-heurístico usando Simulated Annealing (SA) para resolver problemas TO não convexos e multi-restrições sem informação de gradiente. Este TO utiliza fatores de cristalização para melhorar a convergência e reduzir os custos computacionais no TO. O método proposto é validado com problemas de referência na literatura e é usado com sucesso para os acelerômetros TO MEMS. A análise dos parâmetros de otimização neste projeto fornece algumas informações úteis sobre convergência e exclusividade da solução ótima. Os designs otimizados são então comparados aos designs disponíveis para vários parâmetros de desempenho. Além disso, alguns métodos de filtragem e pós-processamento são desenvolvidos para aplicar os limites de fabricação no processo de litografia. (AU)

• Processo FAPESP: 19/03453-2 - Sensor inercial micro-eletro-mecânico para cidades inteligentes
• Beneficiário: Hossein Rostami Najafabadi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado