Uporaba lomljenih odvodov za identifikacijo in vodenje dielektričnih elastomernih aktuatorjev : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2020

dielektrični elastomeri   doktorske disertacije   lomljeni Kelvin-Voigt model   lomljeni odvodi   lomljeni PID   mehki aktuator   vodenje sistema

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Cilj doktorske naloge je uporaba lomljenih odvodov za pridobitve materialnih lastnosti uporabljenega dielektričnega elastomernega aktuatorja ter na podlagi tega in uporabe lomljenih odvodov izpeljati uspešen algoritem vodenja. Za namene pridobitev materialnih lastnosti elastomera je bil uporabljen lomljeni Kelvin-Voigtov model, ki se od navadnega razlikuje po tem, da je potrebno določiti tri parametre. Poleg konstante vzmeti še konstanto dušenja ter red odvajanja dušilnega dela. S to pomočjo lahko opišemo širše področje dinamičnega delovanja oz. obremenjevanja elastomera. Po opravljenih dinamičnih obremenitvah in uvedbi algoritma za pridobivanje materialnih lastnosti elastomera, ki temelji na metodi najmanjših kvadratov, smo pridobili matematični model elastomera. Ta model predstavlja temelj izpeljave algoritma vodenja. S pomočjo Laplaceove transformacije je mogoče enostavno zapisati matematični model lomljenega Kelvin-Voigt modela z Laplaceovo spremenljivko. Nad tem sistemom izvedemo stopnični odziv na spremembo vhodne veličine in ga primerjamo s funkcijo FOPDT. Po izračunu parametrov funkcije FOPDT in po uporabi Wang-Juang-Chanovega algoritma pridobimo parametre za PID-regulator. Ti predstavljajo osnovo za pridobitev parametrov lomljenega regulatorja. S pomočjo orodja FOMCON znotraj programa Simulink ter željene fazne rezerve pridobimo red odvajanja in integriranja lomljenega regulatorja. Izkaže se, da uporaba lomljenih odvodov in integralov pri vodenju sistemov z lomljenimi odvodi da boljše rezultate od uporabe navadnega PID-regulatorja.

08.08.2023