search query: @author Heikkilä, Heini / total: 1
reference: 1 / 1
« previous | next »
Author: | Heikkilä, Heini |
Title: | Measurement and control of the displacement of a magnetic shape memory actuator |
Magneettisen muistimateriaaliaktuaattorin liikkeen mittaaminen ja ohjaus | |
Publication type: | Master's thesis |
Publication year: | 2009 |
Pages: | 67 Language: eng |
Department/School: | Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta |
Main subject: | Elektroniikan valmistustekniikka (S-113) |
Supervisor: | Paulasto-Kröckel, Mervi |
Instructor: | Tellinen, Juhani |
Electronic version URL: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201203091362 |
OEVS: | Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning CentreIn the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network. The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/ You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.
Logging on to the customer computers
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
Location: | P1 Ark S80 | Archive |
Keywords: | magnetic shape memory MSM PID control feedback control actuator magneettinen muistimateriaali PID säädin takaisinkytkentä säätö aktuaattori |
Abstract (eng): | PURPOSE: The purpose of this thesis was to measure the fast displacement of a magnetic shape memory (MSM) actuator and to demonstrate the feedback control of the displacement. MATERIALS AND METHODS: Ni-Mn-Ga is a magnetic shape memory alloy, which can produce large strains in magnetic field. In an actuator coils are used to generate the magnetic field and the strained MSM elements are compressed by a mechanical spring. The fast displacement of the actuator was measured using a laser sensor. A PID controller was implemented with LabVIEW and used in feedback control measurements. The performance of the controller in rapid displacements was tested and analyzed. The tuning of the controller was carried out experimentally. Additionally, the hysteresis of the actuator was measured and the current module that was used for driving the actuator was documented. RESULTS: The displacement and hysteresis of the actuator were measured. The controller was successfully used to control the displacement, but also its weaknesses were shown and discussed. The measurements revealed problems in the stability of the MSM elements in actuator use. Accordingly, the measurements produced ideas for further development of the controller and for investigations of the microstructure of the MSM material. CONCLUSIONS: The hysteresis of the MSM material and rapid displacements made the control challenging, but all in all the performance of the PID controller was either good or satisfactory. Implementation and optimization of an adaptive controller would solve several problems that arose during the measurements. However, improving the repeatability of the behaviour of the MSM elements in actuator use is also important in order to obtain accurate control. |
Abstract (fin): | TYÖN TARKOITUS: Työn tarkoituksena oli mitata magneettisen muistimateriaali- aktuaattorin nopeaa liikettä sekä kehittää takaisinkytkentään perustuva liikkeen ohjaus. MATERIAALIT JA MENETELMÄT: Ni-Mn-Ga on magneettinen muistimetalli, joka voi tuottaa liikettä magneettikentässä. Aktuaattorissa magneettikenttä saadaan aikaan keloilla, ja venynyt MSM-materiaali palautetaan jousen avulla alkuperäiseen pituuteensa. Työssä mitattiin aktuaattorin liike laseranturilla. Liikkeen nopeus ja hystereesi asettivat haasteita ohjauksessa, johon käytettiin LabVIEW-ohjelmalla toteutettua PID-säädintä. Säädintä testattiin nopeiden liikkeiden ohjauksessa ja käytetyt säätömuuttujien arvot määritettiin kokeellisesti. Myös aktuaattorin liikkeen hystereesi mitattiin ja aktuaattorin ajamiseen käytetty virran ohjausyksikkö dokumentoitiin. TULOKSET: Aktuaattorin nopea liike sekä hystereesi mitattiin. Aktuaattorin liikettä ohjattiin takaisinkytkennän ja PID-säätimen avulla, mutta hyvin nopeissa liikkeissä säätimen puutteet tulivat esiin. Mittauksissa ilmeni myös ongelmia materiaalin mikrorakenteen stabiiliudessa aktuaattorikäytössä. Ideoita ja ehdotuksia esitettiin niin tulevista mittauksista kuin säätimen jatkokehityksestäkin. JOHTOPÄÄTÖKSET: Huolimatta hystereesin ja nopeiden liikkeiden säädölle asettamista vaatimuksista aktuaattorin nopean liikkeen ohjaus PID-säätimellä onnistui hyvin tai tyydyttävästi. Adaptiivisen säätimen optimointi ja käyttäminen säädössä ratkaisisi useat mittauksissa ilmenneet ongelmat. Tämän lisäksi tarkan säädön toteuttaminen edellyttää muistimateriaalin toistettavaa toimintaa aktuaattoriajossa. Toistettavuuden oletetaan olevan kytköksissä materiaalin mikrorakenteen stabiilisuuteen. |
ED: | 2010-03-24 |
INSSI record number: 39359
+ add basket
« previous | next »
INSSI