Diseño de un modelo de precisión para actuadores piezoeléctricos

Abstract

Los actuadores piezoeléctricos (PEAs) son utilizados en aplicaciones de micro y nano posicionamiento ya que poseen una buena resolución, rápida respuesta y relativamente grandes fuerzas de actuación. Entre los errores de no linealidad en este tipo de actuadores, los más notables son la histéresis, la cedencia y el comportamiento mecánico no lineal. Para diseñar una estrategia de control efectiva y robusta, disponer de un modelo preciso resulta de gran importancia. En este documento se desarrolla un preciso modelo de un actuador piezoeléctrico amplificado ajustado a partir de valores experimentales. Además, se desarrolla una efectiva estrategia de control, que combina modelos inversos de histéresis y comportamiento dinámico con un control proporcional integral.

Piezoelectric actuators (PEAs) are used in a wide variety of nano and micro positioning systems due to their remarkable features of high resolution, fast response and high load capacity. Among the non linealities existing in these actuators, the most important are hysteresis, creeping and nonlinear mechanical behaviour. In order to design an effective and robust control strategy, it is highly important to use an accurate model. In this paper it is presented an accurate amplified PEA model adjusted with experimental data. Additionally, it is designed an effective control strategy which combines inverse models for hysteresis and mechanical behaviour with a proportional-integral closed loop control.