Research on the hysteresis effect on positioning the system with flexible elements

Abstract

The paper analyzes the hysteresis phenomenon of positioning systems with flexible elements for transmitting motion of which piezoelectric actuators are used. The article investigates the influence of hysteresis on the accuracy of positioning systems. A special test bench for conducting research and stand-up methodology for carrying out experimental researches have been used. The test bench includes a computer piezo controller, an inductive displacement sensor and a dynamic data collector used for gathering data and transmitting it to the software package. Mathematical modelling of hysteresis using Matlab/Simulink software package has been done. The performed research has shown that the hysteresis model of maximum dispersion error compared to experimental results makes less than 5%. Thus, it can be stated that the selected method for hysteresis modelling is suitable for precision positioning systems having deformable elements and controlled employing piezoelectric actuators to model hysteresis.

Article in Lithuanian.

Pozicionavimo sistemos su lanksčiaisiais elementais histerezės efekto tyrimas

Santrauka

Straipsnyje nagrinėjamas pozicionavimo sistemos su lanksčiaisiais elementais, kurių judesiui perduoti naudojami pjezoelektriniai vykdikliai, histerezės reiškinys. Tiriama histerezės įtaka pozicionavimo sistemų tikslumui. Tyrimams atlikti naudotas specialus tyrimų stendas ir sudaryta eksperimentinių tyrimų metodika. Tyrimų stendą sudaro: kompiuteris pjezovaldiklis, indukcinis poslinkio jutiklis, duomenims rinkti ir perduoti į programinį paketą naudojamas dinaminis duomenų rinktuvas. Atliktas histerezės matematinis modeliavimas taikant Matlab/Simulink programinį paketą. Tyrimais nustatyta, kad histerezės modelio maksimali sklaidos paklaida, palyginti su eksperimentiniais rezultatais, yra mažesnė nei 5 %, todėl galima teigti, kad pasirinktas histerezės modeliavimo būdas yra tinkamas precizinių pozicionavimo sistemų, turinčių lanksčiuosius elementus, valdomus pjezoelektriniais vykdikliais, histerezei modeliuoti.

Reikšminiai žodžiai: histerezė; pjezoelektrinis vykdiklis; lankstusis elementas; pozicionavimo sistema; matematinis modelis.

Keyword : hysteresis, piezoelectric actuator, flexible element, positioning system, mathematical model