| آنالیز مودال و کنترل مکانیزم منعطف دو درجه آزادی |
| کد مقاله : 1062-ISAV |
| نویسندگان |
|
مریم مهنما *1، مهران خانلقی1، عرفان شاخصی2، رضا رحمن2، محمد بیگ‌زاده2، فرزاد آیت اله زاده شیرازی2 1دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران 2دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران |
| چکیده مقاله |
| یکی از مشخصه‌های بسیار مهم در مکانیزم‌های منعطف، خواص مودال آنهاست. همواره در طراحی چنین مکانیزم‌هایی تلاش می‌شود تا با تنظیم فرکانس طبیعی، چابکی مناسب حاصل گردد. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از نرم‌افزار المان محدود کامسول، فرکانس طبیعی یک مکانیزمِ طراحی شده‌ی سری و منعطفِ دو درجه آزادی با عملگرهای پیزوالکتریک مناسب جهت میکروسکوپ نیروی اتمی، استخراج گردد. این مقدار با نتایج به دست آمده از نمونه ساخته شده همین مکانیزم مقایسه و صحت سنجی گردیده است. در حالت آزاد-آزاد فرکانس طبیعی بدست آمده از آنالیز مودال برابر با 202/5 هرتز است که بیانگر همبستگی مناسبی با مقدار حاصل از نرم‌افزار کامسول (214/96 هرتز) است. همچنین در ادامه به بررسی طراحی یک سیستم حلقه بسته برای این مکانیزم پرداخته می‌شود. برای مدلسازی هیسترزیس عملگرهای پیزوالکتریک از مدل بوک-ون و برای شناسایی این مدل از الگوریتم بهینه‌سازی انبوه ذرات بهره گرفته شده است. این الگوریتم توانسته تا با خطای 0/7 RMS میکرومتر مدلی را به داده‌های واقعی برازش کند. برای این مکانیزم از کنترل زنجیره‌ای استفاده شده است. حلقه‌ی اولیه دارای مدل مکانیزم به صورت یک سیستم دو ورودی (جابجایی عملگرهای پیزوالکتریک) دو خروجی (جابجایی نمونه در دو راستا) و کنترل‌کننده‌ی پیش‌بینی مدل بوده که سیگنال کنترلی آن وارد حلقه ثانویه دارای عملگرهای پیزوالکتریک و کنترل‌کننده‌های PI می‌شود. این سیستم توانسته است مسیرهای سینوسی با دامنه‌ی 80 میکرومتر و فرکانس 40 هرتز و 30 هرتز را به ترتیب با خطای 0/6 RMS و 0/44 میکرومتر در محیط شبیه‌سازی طی کند. |
| کلیدواژه ها |
| فرکانس طبیعی، میکروسکوپ نیروی اتمی، آنالیز مودال، مکانیزم منعطف دو درجه آزادی، پیزوالکتریک، هیسترزیس، مدل بوک-ون، الگوریتم انبوه ذرات، کنترل زنجیره‌ای، کنترل پیش‌بینی مدل |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی |