مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شناسایی رفتار عملگر از جنس کامپوزیت‌های فلزی پلیمری یونی به روش پارامترهای وابسته به متغیر حالت

نویسندگان
1 دانشگاه سیستان و بلوچستان- دانشکده مهندسی- گروه مهندسی مکانیک
2 دانشجو
3 عضو هیأت علمی
چکیده
کامپوزیت‌های پلیمری فلزی یونی گروهی از مواد پلیمری الکترواکتیو هستند که براثر اعمال ولتاژهای پایین و در نتیجه حرکت کاتیون‌های داخل پلیمر، دچار تغییر شکل مکانیکی می‌شوند. این مواد کاربردهای زیادی در علوم مختلف از قبیل رباتیک، تجهیزات مهندسی پزشکی و ماهیچه‌های مصنوعی دارند. از آنجا که در مکانیزم تحریک این عملگرها اصول شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی و الکتریکی حاکم است، بنابراین جزو مسایل چند حوزه‌ای قرار می‌گیرند. لذا مدل کردن آن‌ها بر اساس قوانین فیزیکی کار بسیار پیچیده و طاقت فرسایی است. در این پژوهش، یک مدل گسسته جدید با پارامترهای وابسته به متغیر های حالت جهت شناسایی رفتار غیر خطی عملگر کامپوزیتی فلزی پلیمری یونی ارائه می‌شود. رفتار غیر خطی سیستم شناسایی شده، توسط ضرایبی که تابعی از حالت های ورودی و خروجی هستند نشان داده می-شود. با استفاده از الگوریتم پارامترهای وابسته به متغیر حالت (اس‌دی‌پی) مدل عملگر از اطلاعات ورودی-خروجی سیستم شناسایی شده و پارامترهای متغیر سیستم که تابعی از ورودی‌ها و خروجی‌های لحظات قبل هستند تخمین زده می‌شوند. روش پیشنهادی با نتایج موجود مقایسه شده که نتایج بدست آمده بیانگر دقت بالای مدل پیشنهادی می‌باشد
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Identification of Ionic Polymer Metal Composite Actuator Using State-Dependent Parameter Method

نویسندگان English

Hossein Moeinkhah 1
Ali Yousefi 2
Davod Mohebi Kalhori 3
چکیده English

Ionic polymer metal composite (IPMC) actuator is a group of electro-active polymer (EAP) which bends in response to a relatively low electrical voltage because of the motion of cations in the polymer network. IPMC has a wide range of applications in robotics, biomedical devices and artificial muscles. The modeling of the IPMC actuator is a multi-physics task as it involves the electricity, chemistry, dynamics and control fields. Due to its complexity and nonlinearity, IPMC modeling is difficult in terms of mathematics and its behavior is still not fully agreed upon by researchers. This paper presents a novel discrete-time model with state-dependent parameters (SDP) for identification of the nonlinear response of an IPMC actuator. A single-input single-output nonlinear identification algorithm is formulated and demonstrated for an IPMC actuator that exhibit both soft and hard nonlinearities. The nonlinear characteristics of the identified system are represented with coefficients which are a function of the input and output states. Following the SDP algorithm, the model is identified from input–output data to represent the model parameters as functions of past inputs and outputs. The proposed modeling approach is validated using an existing model and show exact representation of the non-linear behavior of the IPMC actuator

کلیدواژه‌ها English

Ionic polymer metal composite (IPMC)
Electro-active polymer (EAP)
Identification
State-dependent parameter (SDP)