Incremento del ancho de banda y rango de medición de un acelerómetro piezoelectrostictivo

Abstract

El presente trabajo a aplica este control de lazo abierto a un acelerómetro con elemento piezoeléctrico. Este tipo de acelerómetros presenta histéresis en su intercambio energético mecánico-eléctrico. Aunque propiamente por no ser un sistema de Volterra, no se podría aplicar una inversa de Volterra, pero gracias a el uso de las Ecuaciones Lineales Asociadas (ELAs) esto si puede ser posible. De hecho el acelerómetro es tratado como un sistema de Volterra tipo Wiener, para lo cual se ajusta el comportamiento histerético a un polinomio de tercer orden con coeficientes dependientes de la amplitud. Debido a que este tipo de sistema no se había tratado anteriormente, se generó la metodología apropiada para obtener su inversa de Volterra. Esta inversa de Volterra es materializada por versiones discretas de las ecuaciones lineales asociadas (modelos No-lineales Auto-Regresivos con entrada eXógenas NARXs). Se encontró las ELAs tanto para el sistema como para su inversa. El trabajo validó este control de lazo abierto sobre un modelo simulado de acelerómetro y sobre un acelerómetro piezoeléctrico real diseñado con la dinámica apropiada para poder identificarlo con las limitaciones del equipo de toma de datos disponibles. Para ambos casos, se demuestra que el sistema se comporta muy aproximadamente como un elemento de ganancia unitaria, para un rango mayor al nominal (rango lineal) y un ancho de banda mucho más grande, el cual está limitado solamente por la capacidad de los modelos NARXs asociada a la rapidez de la toma de datos.