مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل مقاوم موقعیت عملگر پیزوالکتریک با استفاده از خاصیت خودحسگری

نویسندگان
1 فارغ التحصیل
2 عضو هیت علمی دانشگاه امیرکبیر
3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
عملگرهای پیزوالکتریک میکرونی علیرغم داشتن خواص فوق‌العاده از قبیل رزولوشن بالا، پاسخ سریع، بازه فرکانسی کاری گسترده، سختی بالا، حجم کم و ساختار مکانیکی ساده، دارای رفتار غیر خطی هستند که دستیابی به دقت مورد نیاز را با چالش مواجه میسازد. وجود هیسترزیس میان ولتاژ اعمالی و موقعیت عملگر، مهمترین رفتار غیر خطی است که در صورت عدم جبران، منجر به بروز خطای قابل ملاحظه‌ای در موقعیت دهی میگردد. در این مقاله از یک کنترلر مقاوم مود لغزشی در ترکیب با روئیتگر اغتشاش نامعلوم برای کنترل موقعیت میکرونی استفاده شده است. علاوه بر این از یک مدار خودحسگری فعال نیز برای تخمین موقعیت عملگر در کنترلر حلقه بسته استفاده شده است. روش خودحسگری مورد استفاده بر مبنای رابطه خطی بین بار الکتریکی صفحات الکترودها و موقعیت عملگر است. مهمترین مزایای روش پیشنهادی عبارتند از: عدم نیاز به حسگر موقعیت خارجی، عدم استفاده از اپراتوری برای مدلسازی هیسترزیس (و عکس آن) و دقت بالاتر و عملکرد بهتر نسبت به کنترلرهای متداول سنتی مثل تناسبی- انتگرالی. نتایج تجربی به دست آمده دقت بالای روش پیشنهادی در موقعیت دهی میکرونی را تایید میکند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Robust Position Control of Piezoelectric Actuator Using Self sensing Actuation

نویسندگان English

Mohsen Asghari 1
Seyed Mehdi Rezaei 2
Mohammad Zareinejad 3
چکیده English

Piezoelectric actuators (PA) are widely used in electromechanical system thank to interesting properties such as: high resolution, fast response, wide bandwidth, mechanical simplicity, high stiffness. Despite these unique desirable properties, they suffer from nonlinear behaviors which adversely affect the positioning accuracy. Among them, hysteresis between applied voltage , actuator position is the most important nonlinearity which can lead to significant error if not compensated. In this study, a sliding mode controller associated with an unknown input observer, which uses the position feedback provided by a selfsensing circuit, is suggested to use in micro positioning applications. The selfsensing technique is based on the linear relation between position , charge, which is measured by an active charge measurement circuit. The advantages of proposed scheme could be summarized as follows. It is a sensorless method which does not need an external position sensor. It does not need any operators to model hysteresis or its inverse. It has improved performance in comparison to traditional controllers like proportional integral (PI) controller. Obtained experimental results demonstrate the effectiveness of proposed method to use in micro-positioning applications.

کلیدواژه‌ها English

Piezo actuators
Hysteresis
Selfsensing
Micropositioning
Sliding mode control
Unknown input observer