h. ghafarirad
-
امروزه عملگرهای پیزوالکتریک به دلیل داشتن ویژگی های منحصربه فردی همچون دقت بسیار زیاد، پاسخ سریع و فرکانس طبیعی بالا، به صورت گسترده ای در کاربردهای موقعیت دهی میکرونی مورد استفاده قرار می گیرند. علی رغم ویژگی های مطلوب عملگرهای پیزوالکتریک، وجود رفتار غیرخطی همانند هیسترزیس، می تواند دقت این نوع عملگرها را کاهش دهد. به همین دلیل به منظور کاهش اثر رفتار هیسترزیس در کاربردهای کنترلی، از بازخورد موقعیت با استفاده از حسگرهای خارجی استفاده می شود. اما استفاده از این حسگرها در بسیاری از کاربردها به دلیل محدودیت فضا و همچنین هزینه بالا، امکان پذیر نیست. از این رو، با توجه به وابستگی خواص الکتریکی و مکانیکی در مواد پیزوالکتریک، می توان از روش خودحسگری به عنوان راه حلی جایگزین استفاده نمود. در این پژوهش، از روش خودحسگری به منظور تخمین موقعیت در عملگرهای پیزوالکتریک استفاده شده است. متداول ترین روش برای پیاده سازی سیستم خودحسگری برای عملگرهای پیزوالکتریک، بر مبنای رابطه خطی بار الکتریکی و موقعیت عملگرهای پیزو است؛ به این صورت که با اندازه گیری بار الکتریکی عملگر، موقعیت آن تخمین زده می شود. اما این روش، به علت نشتی بار الکتریکی به خصوص در فرکانس های پایین با چالش جدی همراه است که دقت تخمین موقعیت را از بین می برد. به همین منظور، ابتدا روشی جهت مدل سازی و جبران نشتی بار در خروجی عملگر پیزوالکتریک، پیشنهاد می شود. پس از خطی سازی رابطه بار الکتریکی و موقعیت، سیستم خودحسگری بر مبنای اندازه گیری بار الکتریکی عملگر، پیاده سازی می شود. نتایج نشان می دهد که این روش، با خطای اندک 1/5% می تواند موقعیت عملگر را در حضور نشتی بار تخمین بزند.
کلید واژگان: عملگر پیزوالکتریک، خودحسگری، تخمین موقعیت، نشت بارToday, piezoelectric actuators are widely used in micro-positioning applications due to unique features such as high precision, fast response and high natural frequency. Despite the aforementioned characteristics, nonlinear characteristics such as hysteresis deteriorate the precision of piezoelectric actuators. In order to reduce the effect of hysteresis in control applications, external sensors are used for feedback control schemes. But, high costs and space limitations are prohibitive factors which limit the application of external sensors. Hence, an alternative is using self-sensing methods that is based on electromechanical characteristics of piezoelectric materials which eventually eliminate external sensors. In this research, self-sensing method is applied for position estimation in piezoelectric actuators. The most conventional method is based on the linear relation of electrical charge and actuator position which the position can be estimated by measuring the actuator charge. But this method is faced with serious challenges due to charge drift, especially at low frequencies. For this purpose, a method for modeling and compensating of charge drift is proposed. Then, by linearization of the electric charge-position relation, the self-sensing method is implemented based on the compensated electric charge measurement. Experiments have confirmed that this method can effectively estimate the actuator position with 1.5% estimation error in the presence of charge leakage.
Keywords: Piezoelectric Actuator, Self-Sensing, Position Estimation, Charge Leakage
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.