Modelling and stabilizability of piezoelectric materials
| Promotie: | ir. M.C. (Matthijs) de Jong |
| Wanneer: | 10 januari 2025 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. ir. J.M.A. (Jacquelien) Scherpen, B. (Bayu) Jayawardhana, Prof |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Piëzo-elektrische materialen stabiliseren en modelleren
In zijn promotieonderzoek verkende Matthijs de Jong het modelleren en de stabiliseerbaarheid van piëzo-elektrische materialen, zoals balken, actuatoren en composieten, met de nadruk op hun toepassingen in hoge-precisie positionering en het regelen van de vorm. Een piëzo-elektrische actuator bestaat uit een piëzo-elektrische laag tussen twee elektroden, die reageert op elektrische invoersignalen door van vorm te veranderen. Het verbinden van een piëzo-elektrische actuator met een puur mechanische laag resulteert in een piëzo-elektrisch composiet waarvan de vorm geregeld kan worden. De Jong vergelijkt verschillende elektromagnetische aannames — dynamisch, quasi-statisch en statisch — en onderzoekt hoe elke aanname de stabiliteit en prestaties van piëzo-elektrische composieten beïnvloedt.
De Jong ontwikkelde nieuwe met spanning en stroom aangestuurde composietmodellen, waarbij hij voor het modelleren van de door stroom aangestuurde modellen gebruik maakt van een nieuwe "gecombineerde Lagrangiaan" methode, waarbij de mechanische en elektromagnetische dynamica wordt gekoppeld via zogenaamde traditors, die kracht- en stroombalansvergelijkingen op een niet-energetische manier koppelen. De Jong toont aan dat de geanalyseerde piëzo-elektrische composieten, aangestuurd op spanning, stabiliseerbaar zijn voor bepaalde systeemparameters, en voor piëzo-elektrische composieten die op stroom worden aangestuurd, geldt dit alleen onder de volledig dynamische elektromagnetische aanname.
Ten slotte introduceert De Jong een nieuw Passivity-Based Control (PBC) ontwerp, waaruit hij twee regelmethodologieën voorstelt, namelijk output shaping en input shaping, door middel van het gebruik van een Krasovskii Lyapunov-functie als opslagfunctie voor een piëzo-elektrische balk. Deze regelmethoden zijn toepasbaar op een grote klasse van (elektro-)mechanische systemen. Deze vooruitgangen bieden een basis voor efficiëntere, stabielere controle van piëzo-elektrische systemen in de techniek.
Matthijs de Jong voerde zijn onderzoek uit bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG), afdeling Discrete Technologie en Productie Automatisering, met financiering van het Ubbo Emmius Fonds. Hij zet zijn loopbaan voort als beleidsmedewerker bij de RUG.