ISBN 9783843918367

978-3-8439-1836-7, Reihe Ingenieurwissenschaften

Felix Wolf
Generalisiertes Preisach-Modell für die Simulation und Kompensation der Hysterese piezokeramischer Aktoren

234 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Aktoren auf Basis piezokeramischer Materialien finden vielfach Einsatz in Wissenschaft und Technik. Die herausragenden elektromechanischen Koppeleigenschaften der Wandler-Materialien werden jedoch von starken Nichtlinearitäten und Hysterese begleitet.

In der vorliegenden Dissertation wird ein phänomenologisches Modell erarbeitet, welches die Simulation und Kompensation dieser unerwünschten Effekte im Übertragungsverhalten der Aktoren erlaubt. Der Ansatz basiert auf dem Preisach-Operator, welcher zu einem generalisierten Hysterese-Modell weiterentwickelt wird. Dieses ermöglicht die Beschreibung der mechanischen Dehnung und der elektrischen Polarisation bei Anregung mit zeitlich veränderlichen elektrischen Feldstärken. Als Besonderheit sind zusätzliche Eingänge für uniaxiale mechanische Spannungen und die Frequenz der Anregung zu nennen. Die Effizienz der vorgestellten Algorithmen zur Berechnung und Invertierung des Modells bildet die Grundlage für seinen praxisnahen Einsatz. Geeigente Strategien zur Identifikation der Modellparameter sowie die entwickelte Großsignal-Messtechnik werden ebenfalls eingehend beschrieben. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird an verschiedenen kommerziellen Materialien und Aktor-Typen unterschiedlicher Hersteller demonstriert und validiert.