20.500.12556/DKUM-74453 Uporaba lomljenih odvodov za identifikacijo in vodenje dielektričnih elastomernih aktuatorjev doktorska disertacija USING FRACTIONAL DERIVATIVES FOR IDENTIFICATION AND CONTROL FOR DIELECTRIC ELASTOMER ACTUATORS Cilj doktorske naloge je uporaba lomljenih odvodov za pridobitve materialnih lastnosti uporabljenega dielektričnega elastomernega aktuatorja ter na podlagi tega in uporabe lomljenih odvodov izpeljati uspešen algoritem vodenja. Za namene pridobitev materialnih lastnosti elastomera je bil uporabljen lomljeni Kelvin-Voigtov model, ki se od navadnega razlikuje po tem, da je potrebno določiti tri parametre. Poleg konstante vzmeti še konstanto dušenja ter red odvajanja dušilnega dela. S to pomočjo lahko opišemo širše področje dinamičnega delovanja oz. obremenjevanja elastomera. Po opravljenih dinamičnih obremenitvah in uvedbi algoritma za pridobivanje materialnih lastnosti elastomera, ki temelji na metodi najmanjših kvadratov, smo pridobili matematični model elastomera. Ta model predstavlja temelj izpeljave algoritma vodenja. S pomočjo Laplaceove transformacije je mogoče enostavno zapisati matematični model lomljenega Kelvin-Voigt modela z Laplaceovo spremenljivko. Nad tem sistemom izvedemo stopnični odziv na spremembo vhodne veličine in ga primerjamo s funkcijo FOPDT. Po izračunu parametrov funkcije FOPDT in po uporabi Wang–Juang–Chanovega algoritma pridobimo parametre za PID-regulator. Ti predstavljajo osnovo za pridobitev parametrov lomljenega regulatorja. S pomočjo orodja FOMCON znotraj programa Simulink ter željene fazne rezerve pridobimo red odvajanja in integriranja lomljenega regulatorja. Izkaže se, da uporaba lomljenih odvodov in integralov pri vodenju sistemov z lomljenimi odvodi da boljše rezultate od uporabe navadnega PID-regulatorja. The main goal of this doctoral dissertation is the use of fractional derivatives in order to get mechanical properties of dielectric elastomer actuator. Even more, with the help of fractional derivatives one can get better control algorithm while using fractional plant model. Mechanical properties of the used elastomer were approximated with the help of fractional Kelvin-Voigt model. The difference from Kelvin-Voigt models is that it also uses the order of derivation for damping part. All together it has three parameters that should be fitted. Dynamical testing’s were performed on elastomer and the results were compared with the least-squared method to fit the parameters of mathematical model. After parameters were found, mathematical model was transformed into Laplace space and step response was performed. Parameters of function FOPDT were calculated from comparing step response of mathematical model with the step response of FOPDT. Wang–Juang–Chan algorithm was performed on function FOPDT and parameters of PID were given as a result. These parameters were also a starting point for finding parameters of controller. With the help of FOMCON toolbox in Simulink and specifying desired phase margin, the order of integration and derivation was calculated. It has been shown that using fractional PID on fractional plant model gives better results than using PID controller on fractional plant model. dielektrični elastomeri mehki aktuator lomljeni Kelvin-Voigt model lomljeni odvodi vodenje sistema PID lomljeni PID dielectric elastomers soft actuator fractional Kelvin-Voigt model fractional derivatives control system PID fractional PID true true false [T. Karner] Slovenski jezik Angleški jezik Doktorsko delo/naloga 2019-08-28 11:53:08 2020-01-30 13:14:14 2022-08-09 09:06:32 2020-02-01 03:09:37 2019 0 Maribor 0 Maribor XIX, 122 str. 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 681.587.015:517.2/.3(043.3) 22982422 URN:SI:UM:DK:3AR92L2X DOK_Karner_Timi_2020.pdf DOK_Karner_Timi_2020.pdf 1 BAB16BC5AE25149E4D30454E3BB3221B ddc3f48b506c203b04019cc431822d7ad416a108092ff5c427894da42bd29772 330b7b35-7c11-11eb-bb7a-00155d0001ca 20.500.12556/dkum/c1f32614-5ede-4cdb-a595-0f82bc29d2ef https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=140375 Fakulteta za strojništvo 0 0 0