RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Sensori, Attuatori e Sistemi per il Controllo di Movimentazione basati su materiali IPMC (Ionic Polimer Metal Composites)

Università di riferimento

Politecnico di BARI - ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA - BARI(BA)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Bruno MAIONE

Descrizione

Nell'ambito della ricerca proposta l'UdR del Politecnico di Bari si propone di contribuire al progetto fornendo strumenti software per la caratterizzazione, la modellistica e l'ottimizzazione di sistemi basati su EAP. Tali strumenti sono indispensabili se si vuole sistematizzare il processo di progetto di sensori ed attuatori basati sulla tecnologia dei polimeri elettro-attivi e studiare le relazioni tra le varie grandezze in gioco senza dover necessariamente realizzare un gran numero di prototipi.
In particolare, l'UdR del Politecnico di Bari si propone di svolgere le seguenti attività:
- Nella prima fase l'UdR collaborerà con l'UdR del Dipartimento DIEES dell'Università degli Studi di Catania per la definizione di modelli matematici utili alla descrizione del comportamento elettro-meccanico delle strutture EAP sviluppate dall'UdR del Dipartimento DMFCI dell'Università di Catania. I modelli da realizzare descriveranno principalmente strutture 1D e 2D basate su EAP, tramite paradigmi a parametri concentrati. L'estensione spaziale della struttura sarà emulata tramite discretizzazione dello spazio ed interconnessione locale delle sotto-strutture, in semplici schemi a lattice o cellulari. In alternativa, potrebbero essere considerati anche modelli black-box ricavati a partire da dati sperimentali rilevati su prototipi realizzati ad hoc ai fini della caratterizzazione. In tal caso l'UdR contribuirà anche alla definizione degli esperimenti da effettuare, utili alla caratterizzazione.
- Nella seconda fase l'UdR si occuperà di sviluppare strumenti software atti alla simulazione dei modelli sviluppati nella prima fase, con particolare riferimento alla relazione tra campo elettrico e spostamenti (o forze), nelle due modalità di funzionamento (sensore o attuatore). L'UdR sfrutterà in questa fase i risultati ottenuti nella fase precedente, incorporando i modelli matematici in un adeguato strumento informatico. Lo strumento software costituirà sia un utile ambiente di simulazione per la valutazione delle prestazioni di strutture EAP esistenti, nel caso in cui sia necessario procedere a particolari test che potrebbero pregiudicare la funzionalità della struttura, senza agire sulla struttura stessa (prove ripetute, prove di rottura, prove prolungate, resistenza, ecc.); che uno strumento di sviluppo per la progettazione di prototipi e la valutazione dell'influenza dei parametri di progetto sulle prestazioni della struttura stessa, senza procedere ad ogni tentativo alla realizzazione fisica della struttura stessa.
- Nella terza fase l'UdR contribuirà alla individuazione di adeguati metodi e modelli di ottimizzazione delle strutture sviluppate, con particolare riferimento all'influenza dei parametri dimensionali sulle prestazioni del sistema, nelle modalità sia di sensore che di attuatore. Tale attività utilizzerà i risultati prodotti dalle altre UdR riguardo alla caratterizzazione e al controllo delle strutture, in modo da definire opportuni indici di prestazione, sia statici che dinamici. Si farà inoltre uso dello strumento software sviluppato dalla stessa UdR nella seconda fase, al fine di validare gli esiti dell'ottimizzazione potendo valutare la performance della struttura in simulazione senza effettuare misure dirette su prototipi. Gli algoritmi di ottimizzazione previsti sono multicriterio (ottimizzazione simultanea di più indici di performance) e considereranno i vincoli emergenti dai limiti di progetto. Si prevede di utilizzare e adattare librerie di algoritmi di ottimizzazione esistenti, senza escludere lo sviluppo di algoritmi ad-hoc e l'impiego di tecniche di soft computing.