Modeling and simulation of SMA actuator wire

Abdelaal, Wahied G. Ali; Nagib, Gihan

doi:10.1109/icces.2014.7030993

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“…Finalmente, la corriente de control (Fumagalli et al, 2009) de dimensionamiento, inducida por un PWM, es una consecuencia directa de la investigación termodinámica. De igual forma se presentan métodos robustos con estimaciones en el cambio de las fases martensita y austenita, en donde se pretende controlar la histéresis del material , a través de diferentes métodos (Jayender et al, 2008),(Cortez Vega et al, 2018), (Abdelaal and Nagib, 2014), (Tarkesh and Elahinia, 2007) y modelos de aproximación (Goldfarb and Celanovic, 1997), (Al-Bender et al, 2005), (Liu et al, 2015).…”

Section: Caracterización De Las Smasunclassified

Caracterización de las SMAs y sus aplicaciones: Una revisión

Paez-Pidiache¹,

Lozada‐Castillo²,

Luviano‐Juárez³

2021

ICBI

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Los materiales elaborados a partir de aleaciones con memoria de forma (SMA) son clasificados como "materiales inteligentes", pues presentan características como : alta relación fuerza / peso, bajo peso y accionamiento silencioso. El Nitinol es una aleación metálica con una relación de 50% Ni - 50% Ti (NiTi) que se entrena en memoria y forma,la cual es ampliamente utilizada para imitar el comportamiento de los músculos humanos, pues al calentarse se contraen, debido al efecto de memoria de forma, y regresan a su forma al enfriarse. Una de las maneras de emplear el NiTi en aplicaciones biomédicas y caracterizar el material, es a partir del diseño de actuadores a base de SMAs. Este trabajo presenta algunos métodos para la caracterización de actuadores con SMA y además hace una revisión, definido antes para usar las aplicaciones biomédicas desde el descubrimiento del NiTi y la implementación en sistemas de rehabilitación actuales.

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Section: Caracterización De Las Smasunclassified

Caracterización de las SMAs y sus aplicaciones: Una revisión

Paez-Pidiache¹,

Lozada‐Castillo²,

Luviano‐Juárez³

2021

ICBI

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“…Modelo do Sistema Mecânico: A mudança de fase, expressa pela fração martensítica calculada ξ, permite calcular o trabalho mecânico (W ) do material e o movimento do fio gerados pela variação de calor (temperatura) (Abdelaal and Nagib, 2014).…”

Section: Modelagem Matemáticaunclassified

“…Utilizando informações mais precisas sobre algumas propriedades importantes do material provenientes de ensaios mecânicos, juntamente com outras retiradas da literatura (Inc., 2018), (J. Jayender and Ostojic, 2008), (Velázquez and Pissaloux, 2012), (Abdelaal and Nagib, 2014), apresenta-se aqui uma alternativa de modelagem analítica para o atuador de fio de LMF que permita a aplicação futura de um sistema de controle simples em malha fechada, utilizando técnicas de controle clássicas, como controladores PI ou PID, comíndices de desempenho superioresà controladores obtidos através de uma modelagem por identificação de sistemas (Campos, 2018).…”

Section: Introductionunclassified

Caracterização, modelagem e simulação de fio atuador de liga de memória de forma

Barroso

Neto

Fernandes

2019

Anais Do 14º Simpósio Brasileiro De Automação Inteligente

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The shape memory alloys (SMA) have been extensively studied and used in actuators for several areas in recent years, mainly due to their reliability, good deformation rate by weight with shape recovery, smooth and silent displacements. Despite the many advantages of these actuators, their use for position control faces difficulties in the characterization of parameters due to their variation in time, and consequently in the modeling of the systems. The present work has the objective of characterizing and quantifying the most important parameters of the material, mathematically modeling the plant composed of a cantilever beam, whose deformation is measured at the fixed end, actuated by the shape memory alloy wire, and simulate in software the model obtained for comparison with results of the real plant, aiming in the future the application of a closed-loop control system. Resumo: As ligas de memória de forma (LMF) têm sido bastante estudadas e utilizadas em atuadores para diversasáreas nosúltimos anos, principalmente devido a sua confiabilidade,ótima relação deformação por peso com recuperação de forma, deslocamentos suaves e silenciosos. Apesar das diversas vantagens desses atuadores, o seu uso para controle de posição enfrenta dificuldades na caracterização de parâmetros devido a sua variação no tempo, e consequentemente na modelagem dos sistemas. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar e quantificar os parâmetros mais importantes do material, modelar matematicamente a planta composta por uma viga engastada, cuja deformaçãoé medida na extremidade fixa, atuada pelo fio de liga de memória de forma, e simular o modelo obtido em software para comparação com resultados da planta real, visando futuramente a aplicação de um sistema de controle em malha fechada.

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“…This observed phenomenon is called the shape memory effect (SME) [2][3][4]. The phase transformation is caused by the re-arrangement of the crystalline structure due to transformation from low-temperature martensite (M) to high-temperature austenite (A) phase [5]. SMA is commonly made of nickel and titanium alloy, popularly known as Nitinol (NiTi).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Performance analysis of constant current heated antagonistic shape memory alloy actuator using a differential resistance measurement technique

Bhargaw

Botre

Singh

et al. 2021

Smart Mater. Struct.

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This work presents the development of a precise, constant heating mechanism for an antagonistic shape memory alloy (SMA) actuator. The actuator was developed using a pair of SMA wires arranged in an antagonistic configuration. SMA possesses a unique phase-dependent, resistance variation property which is called self-sensing. This phenomenon is observed during thermal phase transition. A constant heating current was employed to measure combined differential resistance (ΔR) which provides insignificant hysteresis and linear relationship with displacement. ΔR eventually helps to determine the present position of the actuator for sensorless feedback control. The aim is to remove additional external sensors, reducing actuator footprint and interface complexity using the proposed study. The performance analysis of the actuator was evaluated under constant current by the tracking trajectory of reference signals. The tracking results confirmed the improvement in operating bandwidth by a reduction in displacement. The heating module mainly consisted of a low pass filter, operational amplifier with a current sense feedback mechanism that regulates the heating current in proportion to PWM signals. The result shows a significant 21% variation in the observed value of ΔR (1.200 to 0.254Ω) between the major-minor loops. The study confirms linearity and maintains similarity by highest correlation 0.9508 during open-loop, which further improves to 0.9891 in close feedback reference tracking with an error band ±0.05mm.

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Modeling and simulation of SMA actuator wire

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Caracterización de las SMAs y sus aplicaciones: Una revisión

Caracterización de las SMAs y sus aplicaciones: Una revisión

Caracterização, modelagem e simulação de fio atuador de liga de memória de forma

Performance analysis of constant current heated antagonistic shape memory alloy actuator using a differential resistance measurement technique

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