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Vortrag

Optimales Design von piezoelektrisch aktuierten Gesamtsystemen

Donnerstag (22.06.2017)
14:00 - 14:20 Uhr
Bestandteil von:


Piezoelektrische Aktoren sind heute in einer Vielzahl von Formen und Aufbauten von diversen Herstellern von der Stange verfügbar. Viele Hersteller bieten auch die Möglichkeit individuell designte piezoelektrische Aktoren fertigen zu lassen. Die Auswahl bzw. Auslegung eines piezoelektrischen Aktors kann nur gemeinsam mit dem Design der Elektronik und der mechanischen Bauteile optimal erfolgen.

In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der es möglich ist, alle wesentlichen Komponenten eines smarten mechatronischen Systems (Elektronik, Piezo-Aktor, Mechanik) gemeinsam zu optimieren. Randbedingungen und Performanceparameter, welche oft nur auf Systemebene zugänglich sind, z.B. Leistungsaufnahme, Übertragungsverhalten oder Gesamtkosten, werden hier direkt in der Optimierung verfügbar.

Wesentliche Komponenten des Optimierungsprozess sind ein detailliertes Simulations-Modell der Leistungselektronik in LTSpice, sowie ein Finite-Elemente-Modell in ANSYS und ein analytisches Modell der mechanischen Bauteile in MATLAB. Alle drei Simulationsmodelle sind voll parametrisiert und erlauben so eine optimale Auswahl und Abstimmung aller elektronischen Bauteile, der geometrischen Abmessungen und Materialien der mechanischen Komponenten sowie des Aufbaus des piezoelektrischen Aktors.

Die genetische multikriterielle Optimierung erfolgt mit dem Softwarepaket MagOpt, welches die Parameter der drei Simulationsmodelle verändert und optimiert. Entlang der daraus resultierenden Pareto-Fronten kann eine optimale Design-Entscheidung getroffen werden.

Vergleiche zwischen Messungen und Simulation eines Prototyps zeigen die gute Qualität der Simulationsmodelle.

Sprecher/Referent:
Daniel Reischl
Linz Center of Mechatronics GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Manfred Nader
    Linz Center of Mechatronics GmbH
  • Ralf Kobler
    Linz Center of Mechatronics GmbH
  • Günther Weidenholzer
    Linz Center of Mechatronics GmbH
  • Johannes Wenninger
    Linz Center of Mechatronics GmbH
  • Alexander Reininger
    Linz Center of Mechatronics GmbH