کنترل نانو عملگر پیزوالکتریک با استفاده از تئوری فلکسوالکتریک وابسته به اندازه

Abstract

در این مقاله برای اولین بار از کنترل پسخورد و کنترل فازی به منظور ردگیری مسیر دلخواه انتهای یک نانوتیر طره ای پیزوالکتریک به عنوان یک نانو عملگر استفاده شده است. معادلات حرکت بشکل معادلات دیفرانسیل با مشتقات پارهایی به کمک تئوری فلکسوالکتریک مرتبه بالا وابسته به اندازه استخراج گردیده است. به منظور دستیابی به معادلات حاکم، فرمولاسیون غیرخطی برای نانوتیر اویلر-برنولی پیزوالکتریک با درنظر گرفتن غیرخطیگری فون-کارمن به کارگرفته شده است. معادلات غیر خطی به کمک حساب تغییرات و اصل همیلتون بدست آمده است. برای تبدیل معادلات دیفرانسیل پاره ایی به معادلات دیفرانسیل معمولی روش گسسته سازی گلرکین پیاده سازی شده است. با استفاده از متغیرهای فضای حالت، مدل فضای حالت نانوتیر برای طراحی کنترل کننده مناسب بدست آورده شده است. سپس طراحی کنترل پسخورد حالت بدون انتگرالگیر، کنترل پسخورد حالت با انتگرالگیر و کنترلر فازی برای کنترل انتهای نانوعملگر به منظور ردگیری مسیر دلخواه صورت پذیرفته است. در پایان اثر ورودیهای متفاوت (سینوسی و پله) به همراه اغتشاش (ضربه) برروی کنترلرهای طراحی شده با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری شرح داده شده است. با توجه به یافته های این مقاله میتوان بیان نمود که به ترتیب کنترلر فازی، کنترلر پسخورد حالت با انتگرالگیر و کنترلر پسخورد حالت بدون انتگرالگیر بهترین عملکرد را داشته اند.