شناسایی یک مدل تعمیم یافته پرنتل-ایشلینسکی برای یک سکوی موقعیت دهی میکرونی با عملگرهای آلیاژ حافظ شکل

استفاده از مواد آلیاژ حافظ شکل که یکی از زیرشاخه‌های اصلی مواد هوشمند هستند، به عنوان عامل حرکت در عملگرها در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. با این وجود، به دلیل پاسخ آهسته و پیچیدگی رفتاری ناشی از خواص غیرخطی این مواد نظیر هیسترزیس نامتقارن و اشباع، استفاده از عملگرهای آلیاژ حافظ شکل محدود باقی مانده است. تاکنون روش‌های مختلفی برای مدل‌سازی رفتار این عملگرها معرفی شده است. مدل پرنتل ایشلینسکی تعمیم یافته که یکی از ساختارهای قدرتمند برای شناسایی سیستم‌های دارای رفتار هیسترزیس است، یکی از معروف‌ترین این مدل‌ها است، که به دلیل دارا بودن معکوس مدل تحلیلی، بسیار در کنترل این عملگرها مورد استفاده قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، بهبود سرعت عملکردی یک سکوی موقعیت دهی میکرونی با استفاده از دو عملگر متقابل مورد مطالعه قرار گرفته و بر اساس داده‌های تجربی بدست آمده، یک مدل تجربی مبتنی بر ساختار پرنتل ایشلینسکی تعمیم یافته ارایه خواهد شد. با استخراج معکوس این مدل شناسایی شده و اعمال آن روی ورودی سیستم، مساله حذف رفتار غیر‌خطی و خطی سازی دقیق سیستم جهت طراحی کنترلر بررسی شده است. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که مدل پرنتل ایشلیسنکی تعمیم یافته، با وجود پیچیدگی‌های ناشی از برهم کنش دو عملگر متقابل، به‌خوبی می‌تواند رفتار غیرخطی سیستم را توصیف نماید.

identification of a generalized prandtl-ishlinskii model for a micro positioning system actuated by shape memory alloys actuator

the application of shape memory alloy (sma) materials, which are one of the subcategories of smart materials, as an actuator has significantly increased in recent years. however, the application of sma actuators is restricted due to their slow response and complexity resulting from the nonlinear characteristics of these materials, such as asymmetric hysteresis and saturation. several methods have been introduced to model these actuators. one of the most powerful and well-known structures for modeling systems with hysteresis behavior is the generalized prandtl-ishlinskii (gpi) model, which is widely used to control these actuators due to its analytical inverse. the current research investigates the reduction of the response time of a micro-positioning platform with two mutual actuators. based on the obtained experimental results, an experimental-based model using the gpi model was identified. by extracting the inverse of this identified model and implementing it into the input of the system, the issue of removing nonlinear characteristics and linearizing the system was considered for controller design. the results showed that the gpi model properly described the nonlinear behavior of the system despite the complexity caused by the interaction of two mutual actuators.