عملگرهای پیزوالکتریک میکرونی علیرغم داشتن خواص فوق العاده از قبیل رزولوشن بالا، پاسخ سریع، بازه فرکانسی کاری گسترده، سختی بالا، حجم کم و ساختار مکانیکی ساده، دارای رفتار غیر خطی هستند که دستیابی به دقت مورد نیاز را با چالش مواجه میسازد. وجود هیسترزیس میان ولتاژ اعمالی و موقعیت عملگر، مهمترین رفتار غیر خطی است که در صورت عدم جبران، منجر به بروز خطای قابل ملاحظه ای در موقعیت دهی میگردد. در این مقاله از یک کنترلر مقاوم مود لغزشی در ترکیب با روئیتگر اغتشاش نامعلوم برای کنترل موقعیت میکرونی استفاده شده است. علاوه بر این از یک مدار خودحسگری فعال نیز برای تخمین موقعیت عملگر در کنترلر حلقه بسته استفاده شده است. روش خودحسگری مورد استفاده بر مبنای رابطه خطی بین بار الکتریکی صفحات الکترودها و موقعیت عملگر است. مهمترین مزایای روش پیشنهادی عبارتند از: عدم نیاز به حسگر موقعیت خارجی، عدم استفاده از اپراتوری برای مدلسازی هیسترزیس (و عکس آن) و دقت بالاتر و عملکرد بهتر نسبت به کنترلرهای متداول سنتی مثل تناسبی- انتگرالی. نتایج تجربی به دست آمده دقت بالای روش پیشنهادی در موقعیت دهی میکرونی را تایید می کند.

عملگرهای پیزوالکتریک، پرکاربردترین گزینه برای رسیدن به دقت بالا در کنترل موقعیت هستند. با وجود مزایای قابل توجه این عملگرها، دینامیک های خطی و غیرخطی آنها مثل پسماند می تواند منجر به اُفت دقت سیستم کنترلی باشد. در این پژوهش، کنترل کننده ای برای کنترل موقعیت عملگر پیزوالکتریک بر اساس روش مد لغزشی ارایه شد. کنترل مد لغزشی یکی از روش های مبتنی بر مدل و پرکاربرد در سیستم های موقعیت دهی دقیق است. در این پژوهش، از مدل بوک ون به منظور توصیف رفتار عملگر استفاده شد. در این مدل، دینامیک خطی با استفاده از جملات جرم، میراگر، سختی و دینامیک پسماند به صورت غیرخطی مدل می شود. اما معمولاً بین سیستم فیزیکی عملگر و مدل ریاضی میزانی از نامعینی و عدم تطابق وجود دارد. در آنالیز پایداری روش کنترل مد لغزشی مرسوم، لازم است حد بالای این نامعینی مشخص باشد. این اندازه گیری در سیستم های عملی به سادگی امکان پذیر نیست؛ از طرفی انتخاب مقادیر بالا برای این حد، منجر به افزایش بهره کنترل کننده و فاصله گرفتن آن از مقدار بهینه می شود. روش مقاوم تطبیقی ارایه شده در این پژوهش، وابستگی به حد بالای نامعینی را مرتفع می کند. این کار با معرفی یک قانون تطبیق برخط برای تخمین حد بالای نامعینی انجام می شود. با ارایه این قانون، پایداری مجانبی سیستم حلقه بسته به صورت تئوری اثبات می شود. با پیاده سازی روش پیشنهادی روی تجهیزات آزمایشگاهی و همچنین نرم افزار شبیه ساز، عملکرد آن توسط نتایج شبیه سازی و عملی نشان داده شد.

این مقاله با استفاده از رویکرد نُرم های H2 و ∞ H به جانمایی بهینه وصله های پیزوالکتریک بر روی پانل ساندویچی یک فضاپیمای نمونه پرداخته است. برخلاف سایر روش های بهینه سازی موجود، رویکرد پیش رو نه تنها نُرم مودهای کنترل شده سیستم را افزایش می دهد، بلکه می تواند با در نظر گرفتن مودهای باقی مانده و کاهش نُرم های H2 و ∞ H، مشکلات اسپیل اُور شدن سیستم را کاهش دهد. رفتار ارتعاشات باقی مانده سیسستم با در نظر گرفتن مدل سازه ساندویچی به جای استفاده از سازه های رایج و با استفاده از روش اجزاء محدود مدلسازی شده است. به منظور نمایش اثر جانمایی بهینه وصله های هوشمند پیزوالکتریک، رفتار ارتعاشی حلقه بسته سیستم با استفاده از کنترلر پسخوراند نرخ کرنش کنترل شده است. به منظور مدلسازی واقعی تر رفتار سازه، اثرات ناپیوستگی میان هسته و رویه ها در مدلسازی ها در نظر گرفته شده است.

پایه های موقعیت دهی نانو با سینماتیک موازی و دارای محرک پیزوالکتریک، به طور گسترده در ابزار های دقیق اندازه گیری، همچون میکروسکوپ پراب پویشی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از عمده ترین نقص های این وسایل، حرکت کوپل شده بین محورهای مختلف آنهاست، به این معنا که حرکت محور در یک جهت، در تداخل با حرکت محورهای دیگر قرار می گیرد و منجر به آشفتگی های نامطلوب می شود. در این پژوهش بررسی دینامیکی این سیستم به صورت تحلیلی، تجربی و آنالیز المان محدود به منظور بررسی علل عمده اثرات متقابل کوپلینگ مکانیکی، انجام شده است. تحلیل ها برای یک مدل سه بعدی انجام شده که شامل یک قسمت الاستیک متحرک در مرکز می باشد و توسط چهار مفصل به یک چارچوب ثابت متصل است. عملگرهای پیزوالکتریک مدل شده، به صورت استوانه ای بین قسمت متحرک مرکزی و چارچوب ثابت جاسازی شده اند. شبیه سازی توسط نرم افزار آباکوس، برای دو ضریب اصطکاک مختلف و همچنین حالت هایی که تغییر در ماده چارچوب، ماده عملگر و هندسه پایه ایجاد شود، انجام گرفته است. در این شبیه سازی مشاهده شد که اصلی ترین دلیل در نسبت کوپلینگ چرخش پیزوالکتریک ها به علت اصطکاک بین پیزوالکتریک ها و تغییر در هندسه چارچوب است.

کنترل ارتعاشات آنتن ماهواره برای انتقال درست اطلاعات و هم چنین حذف اغتشاشات مکانیکی واردشده به ماهواره در حین کنترل وضعیت ضروری می باشد. در این مقاله به کنترل ارتعاشات آنتن تیغه ای ماهواره مکعبی با اعمال محدودیت های سیستمی پرداخته می شود. برای این منظور از سنسور و عملگر پیزوالکتریک استفاده شده و مدل ریاضی حاکم بر دینامیک آنتن استخراج می شود. برای استخراج معادلات از مدل تیر اویلر برنولی و روش جداسازی گلرکین استفاده می شود. پارامترهای میرایی و فرکانس طبیعی آنتن با تست ارتعاشات آزاد محاسبه می ‎شود تا مدل دقیقی از سیستم به دست آید. با توجه به محدودیت های زیرسیستم توان الکتریکی ماهواره، امکان اعمال ولتاژ پیوسته به پیزوالکتریک وجود نداشته و فقط امکان تغییر ولتاژ باس اصلی ماهواره با استفاده از  برد سوئیچینگ  (افزاینده) و اعمال ولتاژهای مثبت و منفی صد ولت به پیزوالکتریک وجود دارد که پیچیدگی هایی را به مسئله کنترلی وارد می کند. در این مقاله سه الگوریتم کنترلی مختلف ارائه شده و پارامترهای آن ها بهینه شده اند. برای بهینه سازی پارامترها از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. سه استراتژی کنترلی ارائه شده از نظر میزان مصرف انرژی و کیفیت کنترلی مقایسه شده و نتایج نشان می دهد روش کنترلی سوم از نظر مصرف انرژی بهینه بوده و زمان میراشدن ارتعاشات آنتن را به صورت قابل توجه کاهش می دهد.

در این مقاله، پاسخ دینامیکی تیر ساندویچی با هسته انعطاف پذیر و تکیه گاه ساده مجهز به وصله های حسگر و عملگر پیزوالکتریک تحت بار گسترده سینوسی قبل و بعد از کنترل بررسی می شود. برای به دست آوردن پاسخ سازه ای از نظریه سه لایه تیر ساندویچی استفاده شده است که در آن برای رویه بالا و رویه پایین نظریه اویلر-برنولی و برای هسته نظریه مرتبه اول خطی بکار گرفته شده است. معادلات حاکم بر مساله با استفاده از اصل هامیلتون استخراج شده اند. با استفاده از روش گالرکین معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مساله به معادلات دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل شده و سپس با تعریف مناسب متغیرهای حالت، معادلات حالت سیستم ب دست آمده اند. از روش کنترلی بهینه خطی مرتبه دوم برای کنترل ارتعاشات استفاده شده است. هدف مقاله نشان دادن اثر انعطاف پذیری هسته در کنترل پاسخ دینامیکی تیر و بررسی پاسخ فرکانسی آن قبل و بعد از بستن حلقه کنترلی توسط نظریه سه لایه تیر ساندویچی است. بررسی ها بیانگر عملکرد خوب کنترلر در کاهش دامنه ارتعاشات است. همچنین، انعطاف پذیری هسته می تواند باعث ایجاد حدود 18% اختلاف در دامنه ارتعاش رویه بالا و پایین شود که این امر در تعیین محل عملگر و حسگر در رویه بالا و پایین تاثیرگذار است.

در این مقاله یک روش تحلیلی به منظور تحلیل ارتعاشات آزاد یک پوسته استوانه ای ساندویچی از جنس مواد مدرج تابعی که توسط دو لایه پیزوالکتریک احاطه شده است، ارائه می شود. لایه های پیزوالکتریک که در درون و بیرون پوسته مرکزی قرار گرفته اند، به عنوان حسگر و محرک جهت کنترل ارتعاشات پوسته مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از نوآوری های این مقاله در این است که لایه های پیزوالکتریک نیز به صورت مواد مدرج تابعی در نظر گرفته شده اند. برای مدل سازی سیستم از نظریه برشی مرتبه اول استفاده شده است. ابتدا با در نظر گرفتن جملات ون-کارمن، معادلات حرکت سیستم به صورت غیر خطی، با استفاده از اصل هامیلتون استخراج شده اند. معادلات حرکت سیستم به صورت معادلات با مشتقات جزئی است که با استفاده از روش ناویر به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. سپس با توجه به اینکه جابجایی های سیستم کوچک است و لذا می توان از جملات شامل توان های بالای جابجایی صرف نظر کرد، معادلات حرکت سیستم خطی سازی شده اند. در انتها شبیه سازی در نرم افزار MATLAB صورت گرفته است و نتایج مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که با افزایش ضریب ناهمگنی مربوط به پوسته مرکزی، فرکانس های طبیعی سیستم کاهش می یابد. همچنین افزایش ضخامت پوسته مرکزی، سبب افزایش فرکانس های طبیعی سیستم خواهد شد.

در مقاله ی حاضر با بهره گیری از ویژگی های منحصر به فرد عملگرهای پیزوالکتریک همچون قابلیت کوچک سازی، خودقفلی، قابلیت کار در شرایط سخت، ایمنی بالا و غیره، استفاده از آن به عنوان عملگر در تجهیز انتقال گاز احتراق پیشنهاد شده است. بدین منظور عملگر پیزوالکتریک دورانی انتخاب شده و دریچه انتقال گاز در آن تعبیه گردیده است. در بخش شبیه سازی، عملگر به کمک المان محدود تحلیل شده و سپس تحت تحلیل حساسیت فرکانسی قرارگرفته و در نهایت یک نمونه از آن ساخته شده است. در بخش تجربی پارامترهای نمونه ساخته شده ارزیابی گردیده و با نتایج حل عددی مقایسه و صحت سنجی شده است. در بخش نتایج با انجام تست عملکردی و اندازه گیری مشخصه های خروجی سرعت و گشتاور، کارایی عملگر پیزوالکتریک به عنوان یک عملگر مجزا اثبات گردیده است. سپس با مقایسه پارامترهای هندسی نشان داده شده است که عملگر توانسته کاهش 28% در ابعاد قطری، کاهش 57% در حجم کلی و کاهش 50% در وزن را تامین نماید. در انتها با انجام تست های محیطی نشان داده شده است که عملگر می تواند در شرایط محیطی سخت ناشی از ارتعاشات و تغییرات دمایی از تغییر در وضعیت دریچه انتقال گاز ممانعت به عمل آورده و ضریب ایمنی بالایی را تامین نماید.

در این پژوهش به بررسی فرآیند تعیین جرم به کمک تحلیل پاسخ فرکانسی عملگرهای پیزوالکتریک پرداخته شده است. برای تقویت خاصیت عملگری، کاهش اثرات غیرخطی و کوپلینگ ارتعاشات، از عملگرهای پیزوالکتریک دو لایه استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا تئوری تعیین جرم توسط تحلیل پاسخ فرکانسی عملگرهای پیزوالکتریک خمشی، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس معادله دینامیک حاکم بر رفتار عملگرهای دو لایه پیزو استخراج و پاسخ فرکانسی سیستم در حالت آزاد مورد تحلیل قرار گرفته است. در ادامه، اثر افزدون جرم بر پاسخ فرکانسی عملگر دولایه و نحوه استخراج مقدار جرم، بصورت تحلیلی ارائه گردیده است. در نهایت، نتایج شبیه سازی توسط آزمایش های تجربی صحه گذاری شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهد اگر جرم های اندازه گیری شده در مرتبه میلی گرم در بازه 01/0 تا 2/0 جرم عملگر باشد، اندازه گیری دارای خطای تقریبی کمتر از 13 درصد بوده و می توان از این عملگرها با دقت مناسبی برای اندازه گیری جرم استفاده نمود.