Hochdynamische Positionsregelung eines Piezo-Antriebs

Piezoelektrische Ultraschallantriebe sind Kleinstmotoren, die den reziproken Piezoeffekt zur Erzeugung von Bewegung nutzen. Die Ultraschallmotoren (UCM) von Miniswys werden in Anwendungen eingesetzt, wo auf kleinem Raum schnelle und präzise Positionsänderungen energieeffizient umgesetzt werden müssen, wie beispielsweise bei der Stabilisierung von Smartphone Kameras oder bei Mikropumpen in der Medizintechnik. Die UCM besitzen nichtlineare Eigenschaften, welche die Modellierung erschweren und kompensiert werden müssen, um eine genaue Positionierung zu ermöglichen.

Oliver Hess, Absolvent des BSc in Mechatronik und Systemtechnik (ehemals Mikro- und Medizintechnik), hatte in seiner Abschlussarbeit das Ziel, die Systemidentifizierung eines UCM durchzuführen und basierend auf einem linearisierten Modell verschiedene Regelalgorithmen zu entwerfen und zu testen. An einem Versuchsaufbau hat er einen PD- und Kaskadenregler getestet und auf Positioniergenauigkeit und -geschwindigkeit optimiert. Dabei hat er erfolgreich gezeigt, dass die von Miniswys geforderten Kriterien an Präzision und Geschwindigkeit mit seinen Reglern erfüllt werden und das System im geschlossenen Regelkreis Nichtlinearitäten kompensieren kann.