The axisymmetric MRE actuator in PIR control system

• Autorzy: Czopek Paweł , Bernat Jakub

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.05.03

Warianty tytułu

PL

Osiowo Symetryczny Siłownik MRE z sterowaniem PIR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of a control system with a magnetorheological elastomers actuator. The device is configured axisymmetrical and it includes a permanent magnet. The idea of this work is to research the behaviour of intelligent material in the control system. The plant is controlled in a closed loop, where the feedback signal is the position of the membrane. We use proportional–integral-resonant controller and compare this algorithm with classical control algorithm- proportional–integral–derivative controller. This paper analyses the considered system by simulations and experiments. We present performance indexes of analyzed control algorithms in trajectory following a task.

PL

Ta publikacja prezentuje wyniki systemu sterowania siłownika wykonanego z elastometru magnetoreologicznego. Urządzenie jest skonstruowane w sposób symetryczny i zawiera magnes trwały. Celem pracy jest zbadanie zachowania inteligentnego materiału w systemie sterowania. Obiekt jest sterowany w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, w którym sygnałem zwrotnym jest pozycja membrany. Wykorzystany jest sterownik proporcjonalno-całkująco-rezonansowy i jest porównywany z sterownikiem klasycznym- proporcjonalno-całkująco-różniczkującym. W tej pracy analizowany jest system w symulacji i w eksperymentach. Wyniki porównawcze przedstawione są w postaci wskaźników całkowych dla zadania śledzenia trajektorii.

Słowa kluczowe

EN

magnetorheological elastomer actuator; smart material; PIR controller; PID controller

PL

magnetoreologiczny siłownik elastomerowy; materiał inteligentny; sterownik PIR; sterownik PID

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 5
• Strony: 13--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czopek Paweł

• Institute of Automatic Control and Robotics, Faculty of Control, Robotics & Electrical Engineering, Poznan University of Technology, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznan, Poland

autor

Bernat Jakub

• Institute of Automatic Control and Robotics, Faculty of Control, Robotics & Electrical Engineering, Poznan University of Technology, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznan, Poland

Bibliografia

• 1 N. Bira, P. Dhagat, and J. R. Davidson, “A review of magnetic elastomers and their role in soft robotics,” Frontiers in Robotics and AI, vol. 7, 2020.
• 2 S.-Y. Tang, X. Zhang, S. Sun, D. Yuan, Q. Zhao, S. Yan, L. Deng, G. Yun, J. Zhang, S. Zhang, and W. Li, “Versatile microfluidic platforms enabled by novel magnetorheological elastomer microactuators,” Advanced Functional Materials, vol. 28, p. 1705484, 2018.
• 3 J. Bernat, P.Superczynska,P. Gajewski, A. Marcinkowska, “Magnetorheological axisymmetric actu- ator with permanent magnet,” 2022. [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/2210.15968.
• 4 T. Liu and Y. Xu, “Magnetorheological elastomers: Materials and applications,” in Smart and Functional Soft Materials, X. Dong, Ed. Rijeka: IntechOpen, 2019, ch. 4.
• 5 H. Bose, T. Gerlach, and J. Ehrlich, “Magnetorheological elastomers — an underestimated class of soft actuator materials,”Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 32, no. 14, pp. 1550–1564, 2021.
• 6 V. D. Yurkevich, “Pir-controller design based on time-scale separation method and internal model principle for harmonics disturbanes suppression,” Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, vol. 57, no. 4, pp. 363–370, 2021, cited By :2. [Online]. Available: www.scopus.com
• 7 G. Rizzello, D. Naso, A. York, and S. Seelecke, “Modeling, identification, and control of a dielectric electro-active polymer positioning system,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 23, no. 2, pp. 632–643, 2015.
• 8 J. Bernat and J. Kolota, “A pi controller with a robust adaptive law for a dielectric electroactive polymer actuator,” Electronics, vol. 10, no. 11, 2021.
• 9 D. Zmood and D. Holmes, “Stationary frame current regulation of pwm inverters with zero steady-state error,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 18, no. 3, pp. 814–822, 2003.
• 10 J. Chen, W. Zhang, B. Chen, and Y. Ma, “Improved vector control of brushless doubly fed induction generator under unbalanced grid conditions for offshore wind power generation,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 31, no. 1, pp. 293–302, 2016.
• 11 C. Xia, B. Ji, and Y. Yan, “Smooth speed control for low-speed high-torque permanent-magnet synchronous motor using proportional– integral–resonant controller,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 4, pp. 2123–2134, 2015.
• 12 K. H. Ang, G. Chong, and Y. Li, “Pid control system analysis, design, and technology,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 13, no. 4, pp. 559–576, 2005.
• 13 K. J. Astrom and R. M. Murray, Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. USA: Princeton University Press, 2008.
• 14 C. Xia, B. Ji, and Y. Yan, “Smooth speed control for low-speed high-torque permanent-magnet synchronous motor using proportional– integral–resonant controller,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 4, pp. 2123–2134, 2015.
• 15 M. Liserre, R. Teodorescu, and F. Blaabjerg, “Multiple harmonics control for three-phase grid converter systems with the use of pi-res current controller in a rotating frame,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 21, no

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).