طراحی، ساخت و مدلسازی دینامیک جامع شیر سروو نیوماتیک پیزوالکتریک مبتنی بر مکانیزم های منعطف

در این مقاله، به طراحی، ساخت و مدل سازی دینامیکی شیر سرونیوماتیک پیزوالکتریک مبتنی بر مکانیزم منعطف پرداخته شده است. استفاده از عملگرهای پیزوالکتریک در این شیرها، به دلیل پاسخ دینامیکی سریع و دقت بالا، منجر به بهبود قابل توجه سرعت کنترل فشار توسط این شیرها می گردد. به همین منظور، ابتدا ساختار شیر سرونیوماتیک و عملکرد اجزای آن مورد بررسی قرار گرفته است. جهت افزایش میزان گشودگی دریچه شیر طراحی شده، یک مکانیزم منعطف لوزی شکل برای تقویت دامنه جابجایی عملگر پیزوالکتریک طراحی گردیده است. در ادامه، به ارائه مدل دینامیک جامع سامانه پرداخته شده است. پس از شناسایی و صحه گذاری دینامیک پیشنهادی، نتایج کنترل فشار هوا به ازای ورودی های مرجع ثابت و متغیر با زمان ارائه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل دینامیکی پیشنهادی برای شیر ساخته شده دارای حداکثر خطای ۲۵ درصد می باشد. همچنین نتایج تحلیل فرکانسی نشان می دهد که شیر موردنظر دارای پهنای باند دینامیکی ۹۰ هرتز و فرکانس طبیعی ۵۶ هرتز است، که نشان دهنده قابلیت استفاده در فرکانس های بالا می باشد. همچنین نتایج کنترل فشار زمان پاسخ پله ای حدود ۲۱ میلی ثانیه در فشار ۲ بار را نشان می دهد، که بیانگر توانایی آن در پاسخگویی به تغییرات سریع فشار است. علاوه بر این، قابلیت دنبال کردن فشارهای ورودی با فرکانس ها و دامنه های مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه ها:

Piezoelectric Servo Valve ، Compliant Mechanism ، Pressure Control ، Coupled Dynamic Modeling ، شیر سروو پیزوالکتریک – مکانیزم منعطف – کنترل فشار – مدلسازی دینامیکی تلفیقی