02. October 2019

Wir gratulieren Arathi Pai zu ihrer Promotion

Am 10. Oktober 2019 hat Arathi Pai erfolgreich ihre Promotionsprüfung zum Thema "Computationally Efficient Modelling and Precision Position and Force Control of SMA Actuators" abgelegt.

Formgedächtnislegierungen (FGL) sind metallische Werkstoffe, deren Formdeformationen sich durch eine Temperaturerhöhung erholen können. Diese Erholung kann gezielt genutzt werden, um einen kraft- oder positionsgeregelten FGL-Aktor zu realisieren. Allerdings ist aufgrund des stark nichtlinearen Verhaltens die Entwicklung einer Regelung nicht trivial.

Die Herausforderung, einen Regler zu entwickeln, wird durch Modelle erleichtert, die die Nichtlinearitäten mathematisch präzise beschreiben. In dieser Arbeit wird dazu ein phänomenologisches Modell entwickelt, welches das FGL-Verhalten abhängig von Temperatur und mechanischer Spannung beschreiben kann. Das Modell weist eine außerordentliche Korrelation zu den in den Experimenten festgestellten Daten auf. Um dieses Modell in einem geschlossenen Regelkreis effizient verwenden zu können, wurde zudem ein inverses Modell entwickelt.

Anschließend wurde eine Regelstrategie entwickelt, die aus einer Kombination von Kleinsignal- und Großsignalregelung besteht. Der Großsignalregler, welcher zur groben Positionsregelung dient, ist ein Temperaturregler, der seine Solltemperatur aus dem inversen FGL Modell erhält. Der Kleinsignalregler dient zur Feinpositionsregelung. Die Ergebnisse weisen eine außerordentlich gute Regeleigenschaft nach.

Die Reglerstrategie wurde dann zur Kraftregelung einer industriellen Spanneinrichtung genutzt, um ein dünnwandiges Reagenzglas einzuspannen. Hier dient allerdings der Kleinsignalregler als ein Feinkraftregler. Die Regler laufen dabei in Echtzeit auf einem eingebetteten Prozessor. Die Klemmvorrichtung hat neben der ausgesprochen guten Kraftregelung auch eine sehr gute Störgrößenausregelung bewiesen.

Angabe der Literaturquelle inkl. Band und ISBN: wird demnächst in der HNI-Verlagsschriftenreihe erscheinen

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