مدلسازی و صحت سنجی تجربی رفتار عملگر آلیاژ حافظه دار مغناطیسی با مدل اصلاح شده پرنتل-ایشلینسکی تعمیم یافته وابسته به نرخ

Abstract

وجود پدیده غیرخطی هیسترزیس یک چالش در رفتار آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی می‌باشد. برای رفع این مشکل، رفتار هیسترزیس موجود در این مواد را مدلسازی می-کنند. مدل پرنتل-ایشلینسکی بدلیل سادگی و دارابودن معکوس تحلیلی، یکی از مدل‌های پرکاربرد در این حوزه می‌باشد. این مدل در دو نوع مستقل از نرخ و وابسته به نرخ ارائه شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که با افزایش فرکانس تحریک، هیسترزیس موجود در رفتار آلیاژهای مغناطیسی افزایش می‌یابد. بنابراین مدل مستقل از نرخ پرنتل-ایشلینسکی نمی تواند این تغییرات را در نظر بگیرد. در این پژوهش، با استفاده از ستاپ تست تجربی، ولتاژ ورودی در فرکانس‌های تحریک 0.05 تا 0.4 هرتز به عملگر آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی اعمال شده و خروجی موقعیت عملگر نیز بوسیله سنسور القایی اندازه گیری می شود. مدلسازی آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی با مدل تعمیم یافته پرنتل-ایشلینسکی وابسته به نرخ ارائه شده و مدل اصلاح شده آن نیز پیشنهاد شده است. برای افزایش توانایی مدل در توصیف رفتار هیسترزیس اشباع و نامتقارنِ آلیاژهای مغناطیسی مدل اصلاح شده جدیدی، توسط نویسندگان مقاله با به کاربردن تابع تانژانت هیپربولیک در خروجی مدل ارائه شده است. برای آموزش مدل های مذکور دو فرکانس تحریک 0.05 و 0.2 هرتز انتخاب شده و پارامترهای مدل با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک بااین مجموعه داده بدست آمده است. اعتبارسنجی مدل‌ها نیز در فرکانس 0.1، 0.3 و 0.4 هرتز انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مدل اصلاح شده بدلیل استفاده از تابع تانژانت هیپربولیک بهتر توانسته هیسترزیس‌های نامتقارن و بسیار اشباع شده در رفتار آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی را توصیف کند.