search query: @keyword magnetic shape memory / total: 3
reference: 2 / 3
« 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 Centre

In 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

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
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