شناسایی و مدل سازی دینامیکی رابطه ولتاژ- جابجایی ماهیچه های مصنوعیipmc

کامپوزیت های یونی پلیمر- فلزی (ipmc) یا به عبارتی ماهیچه های مصنوعیipmc محرک های فعالی هستند که در حضور ولتاژهای اعمالی پایین دچار خمش زیادی می شوند. این نوع ماهیچه های مصنوعی بواسطه قابلیت-های منحصر بفردی همچون دانسیته پایین و چقرمگی بالا، کرنش محرکی بسیار وسیع، سبکی و ... از سایر مواد هوشمند بخصوص در کاربردهای بیولوژیکی متمایز شده اند. مکانیزم عملکرد ipmc به خوبی شناخته شده نیست اما مشخص است که قطعاً فعل و انفعالات متعددی در عملکرد این عنصر تأثیر گذار هستند. رفتار دینامیکی این ماده هوشمند بواسطه پدیده هایی همچون پسماند، کاملاً غیر خطی است. از طرفی تغییر شکل و خمش این عنصر بواسطه نفوذ شبه فرکتالی نانو ذرات متراکم شده فلزات نجیب مثل پلاتینیوم داخل غشاء نفیونی آن غیریکنواخت است. از این رو مدل سازی مستقیم آن چندان دقیق و مناسب نیست. برای حل این مشکل پژوهشگران در تلاش هستند تا با استفاده از ثبت داده های تجربی و مدل سازی معکوس، مدل هایی دقیق تر و کارآمد تر را ارائه دهند. در این پژوهش ابتدا به منظور ثبت داده های مرتبط با تغییر شکل مکانیکی این ماهیچه های مصنوعی یک سیستم تصویری طراحی و ساخته شده است. سپس به کمک ساختار narx تحقق یافته با سیستم های استنتاج تطبیقی عصبی فازی، یک شناساگر غیر خطی به نام anfis-narx معرفی نموده ایم که به کمک آن جابجایی نوک ipmc را شناسایی می کنیم و مشاهده خواهیم کرد که این روش دارای دقت و عملکرد بهتری نسبت به سایر روش های متعارف شناسایی دینامیکی خواهد بود. همچنین برای محاسبه تغییرات مکانیکی و خمش غیر یکنواخت ipmc مدلی جدید ارائه کرده ایم که کاملاً متمایز است از مدل های مرسومی که تاکنون ارائه شده اند. به عبارتی در این مدل ما صرفاً تغییرات نقطه ای مشخص مثل نوک ipmc را در نظر نگرفته ایم بلکه رفتار کل بدنه ipmc را مدل کرده ایم. در انتها با استفاده از مدل پیشنهادی برخی از مولفه های فیزیکی، مکانیکی و هندسی ipmc مثل گشتاور ناشی از نیروی گرانشی ipmc، خمش و تاب دینامیکی ipmc را بصورت تحلیلی فرمول بندی و آنالیز نموده ایم.