مدل سازی و کنترل عملگر یونی پلیمری ipmc دورانی
چکیده
عملگرهای یونی کامپوزیت پلیمری فلزی (ionic polymer metal composite) نمونه جدیدی از مواد هوشمند جدید می باشند که توجه بسیاری از محققان را جهت استفاده در کاربردهای رباتیک و سنسوری را به خود جلب کرده است. این عملگر که از نظر عملکرد شبیه پیزوالکتریکها می باشد یک المان الکترومکانیکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی و بالعکس تبدیل می کند. در این پایان نامه مدل سازی و کنترل این عملگرها مورد مطالعه قرار می گیرد. نظر به وجود پدیده های الکتریکی و مکانیکی در این عملگرها مدل پیشنهادی یک مدل گسسته شده می باشد که از سه قسمت الکتریکی، الکترومکانیکی و مکانیکی تشکیل شده است. شکل عملگر مورد مطالعه در این پایان نامه به صورت یک نوار ipmc است که به یک تیر یک سرگیردار تحریک شده مدل می گردد. ورودی زیر سیستم الکتریکی ولتاژ و خروجی آن جریان کشیده شده از طرف عملگر است. معادله دیفرانسیل نسبت تورم بیان کننده رفتار زیرسیستم الکترومکانیکی می باشد. معادله ارتعاشی تیر یک سر گیردار اویلر – برنولی مبین رفتار زیر سیستم مکانیکی است. بعد از استخراج معادلات فضای حالت این سه زیر سیستم، در نهایت معادله فضای حالت کلی سیستم از ترکیب این سه زیر سیستم بدست آمد. نظر به بالا بودن مرتبه سیستم استخراج شده، با استفاده از روش کاهش مرتبه تخمینی نرم هنکل مرتبه سیستم کاهش یافت. برای کنترل این سیستم خطی از کنترلر تعقیبی فیدبک خروجی استفاده شده است. نتایج و نمودارهای مدل سازی و تاثیر ضرایب الکتریکی و الکترومکانیکی بر آن ارائه می شود. نتایج کنترل با توجه به تغییر سه مولفه موثر در کنترلر، بررسی می شود و در نهایت ضرایب مناسب برای کنترلر پیشنهاد می شود