تحلیل دینامیکی، ساخت و کنترل مقاوم عملگرهای تخت و مارپیچ از جنس کامپوزیتهای فلزی پلیمری یونی (ipmc)

کامپوزیتهای فلزی پلیمری یونی (ipmcs) یکی از انواع پلیمرهای الکترواکتیو یونی می باشند که در اثر تحریک الکتریکی حرکت خمشی ایجاد می کنند. وزن کم، مقاومت الکتریکی پایین، عملکرد مناسب در شرایط مرطوب، قابلیت تکرار پذیری زیاد و قابلیت تولید در مقیاس میکرومتر از ویژگیهای بارز این گونه مواد در مقایسه با دیگر مواد هوشمند است. با توجه به ساختار پیچیده و چند حوزه ای این نوع عملگرها، مدل کردن آنها بر اساس قوانین فیزیکی کار بسیار پیچیده و طاقت فرسایی است. در این پایان نامه ابتدا به بررسی فرآیند ساخت عملگرهای تخت و مارپیچ از جنس ipmc خواهیم پرداخت. سپس با ارائه یک مدل توزیع یافته الکتریکی rc، رابطه ای تحلیلی از تغییرات امپدانس الکتریکی و مدل تحریک عملگر بر اساس پارامترهای الکتریکی استخراج می شود. در مقایسه با مدلهای فیزیکی موجود، در مدل حاضر با جایگزینی دینامیک یون با خازن های توزیع یافته، رابطه ای به مراتب ساده تر ولی با همان اثر دینامیکی استخراج می شود. جهت بررسی اثر فشار تکیه گاهی روی عملکرد عملگر ipmc، با انجام آزمایشات مختلف و با در نظر گرفتن مقاومت الکتریکی تماسی در محل تماس ابزار گیره و الکترودها، یک مدل تحلیلی برای توصیف رفتار عملگر ارائه می نماییم. در بخش کنترل، با توجه به عدم قطعیت های موجود در سیستم با استفاده از تئوری فیدبک کمی یک کنترلر مقاوم جهت کنترل موقعیت عملگر طراحی می شود. در ادامه با استفاده از روابط هندسی و مکانیکی مربوط به تیرهای منحنی الشکل فضایی، یک مدل تحلیلی برای پیش بینی رفتار یک عملگر مارپیچ از جنس ipmc ارائه خواهیم داد. جهت بررسی اثر تغییرات پارامترهای هندسی روی عملکرد عملگر مارپیچ، از روش طراحی به کمک آزمایشات پارامتر بهینه را بدست خواهیم آورد.