Sviluppo di metodologie per la generazione automatica di calibrazioni di guidabilità motore e cambio

Il presente progetto ha riguardato lo studio e lo sviluppo di metodologie per la generazione automatica di calibrazioni di guidabilità motore cambio, dove con guidabilità si intende il legame intercorrente tra le richieste del conducente ed il reale comportamento del veicolo. La prima parte della tesi si è concentrata sullo studio delle calibrazioni motore e delle calibrazioni del cambio automatico attualmente sfruttate dai software di produzione, sviluppando un modello di simulazione in grado di verificare come queste calibrazioni influenzino il comportamento del veicolo, concentrandosi sugli andamenti delle accelerazioni e dei regimi motore risultanti. Dopo la validazione del modello, è stato creato uno strumento, in ambiente Matlab, che restituisce la calibrazione di guidabilità del cambio automatico, ovvero la mappa sfruttata dalla relativa centralina per gestire il cambio della marcia, ricevendo in ingresso le seguenti informazioni: le grandezze fisiche del veicolo nel suo complesso, quali la massa, i rapporti di trasmissione, il rapporto del differenziale, il raggio di rotolamento dinamico e tutte le inerzie dei componenti della driveline; le calibrazioni di guidabilità motore, costituite da otto mappe, una per ogni marcia, che definiscono la coppia motrice che si richiede al motore di erogare, in funzione della posizione del pedale acceleratore e del regime motore; il piano quotato del motore. Il codice, note queste informazioni, genera automaticamente la mappa di cambio marcia con le linee di Upshift (marcia innestata crescente) e Downshift (marcia innestata decrescente), in funzione della posizione del pedale e dei giri in uscita dal cambio. Infine, si è valutata una possibile strategia per la calibrazione delle otto mappe pedale con cui viene gestito il controllo motore. Si sono generate mappe a potenza costante in cui il pedale assume la funzione di regolatore di velocità.

La Strategia Competitiva basata sulla Leadership di costo nei mercati dei beni durevoli

L'elaborato tratterà, in linea teorica e successivamente con un esempio pratico, il tema della strategia di costo basata sulla leadership di costo. La prima parte vedrà partirà da una linea ampia, al fine di chiarire al meglio cosa sia una strategia aziendale e come essa vada implementata,si restringerà poi andandosi a focalizzare con particolare attenzione su come applicare tale strategia nei mercati di beni durevoli, beni il cui consumo viene ripetuto nel tempo. L'analisi vedrà in particolare, li strumenti, i metodi aziendali e la filosofia per far si che tale strategia diventi più che competitiva nei mercati individuati. Si analizzerà inoltre brevemente il caso di Ikea, leader mondiale della produzione e distribuzione di mobili, la quale ha posto il suo modello di business proprio sulla Leadership di costo. La seconda parte vedrà un caso pratico: come tale strategia è stata implementata e utilizzata nel contesto del business game, una simulazione di un mercato proprio di beni durevoli, lavatrici e asciugabiancherie. L'analisi verterà sulla squadra Freedinelli che ha conseguito buoni risultati attraverso tale strategia. Infine verranno tratte delle conclusioni sulla convenienza ad utilizzare tale strategia, in quali casi sia più conveniente farlo e come farlo al meglio.

Modelli e metodi per il dimensionamento di buffer floor-storage in magazzini scaffalati.

In questa tesi sono stati studiati i fattori che influenzano l'utilizzo del buffer in un magazzino manuale. Per poter realizzare le analisi è stato realizzato un programma C# che simula la gestione del magazzino. Per ottimizzare l'assegnamento dei pallet alle location si è inoltre costruito un modello AMPL. L'obiettivo del modello è minimizzare la differenza tra le classi ottime dei codici in ingresso e i posti pallet ai quali questi vengono assegnati. Il programma C# oltre all'interfaccia con il risolutore AMPL Gurobi, deve interfacciarsi anche con il data base Access nel quale sono stati organizzati i dati necessari per l'analisi. Questi dati sono reali e relativi agli ingressi e alle uscite di un magazzino contenente materiale farmaceutico di due settimane di lavoro. Per facilitare e velocizzare lo studio le informazioni considerate sono quelle di due soli corridoi e non dell'intero magazzino. I risultati hanno evidenziato quattro fattori principali che influenzano la differenza tra un l'allocazione dei pallet in ingresso ad un magazzino. Questi elementi sono: costo di utilizzo del buffer, numero di location libere ad inizio simulazione, momento d'esecuzione del picking a magazzino e tipologia di location vute ad inizio della simulazione. Per ognuno di questi si è cercato, per quanto possibile, di individuare le implicazioni che quanto studiato può avere nella progettazione di un sistema di stoccaggio reale sia dal punto di vista logistico sia dal punto di vista economico. Non sempre le osservazioni reali alle quali si è arrivati hanno un risvolto pratico immediato, ma senza dubbio possono essere utili nello studio preliminare per la realizzazione di un sistema di stoccaggio. All'interno delle conclusioni sono state inserite anche possibili studi e approfondimenti futuri che possono essere eseguiti partendo dal progetto di tesi qui presentato.

la fabbrica automatica e i sistemi di controllo integrati

Lo scopo della presente tesi è quello di illustrare alcuni dei principali strumenti messi a disposizione dai controlli automatici a servizio dell’ingegneria, in particolare analizzando la struttura generale di una fabbrica automatica e descrivendone i principali sistemi di controllo. L’elaborato è suddiviso in tre macro parti: la prima ha l’obiettivo di inquadrare quella che è la fabbrica automatica, partendo dal precedente concetto di fabbrica tradizionale fino ad arrivare alla fabbrica moderna, caratterizzata da una spinta flessibilità produttiva determinata da una politica di produzione per lotti con elevati livelli di caratterizzazione. Della fabbrica automatica viene poi approfondita l’integrazione con i calcolatori attraverso il sistema concettuale del CIM, Computer Integrated Manufacturing, e l’impiego di celle di fabbricazione flessibili, ovvero le FMS, Flexible Manufacturing System. La seconda parte è incentrata sull’analisi delle logiche di controllo impiegate all’interno di tutto il processo di progettazione e di produzione, suddivise in tre gruppi: il primo focalizzato sui sistemi per la produzione automatica, NC e DNC; il secondo sui sistemi di simulazione e testing del prodotto, CAD, CAM e CAT; il terzo sui sistemi di controllo e sviluppo dati, SCADA, MES e DCS. La terza ed ultima parte è circoscritta all’approfondimento di un particolare sistema di controllo per la gestione dei processi, ovvero sull’uso del PLC, il Controllore Logico Programmabile. Vengono analizzate le componenti fisiche che lo costituiscono, il funzionamento base, i tempi di esecuzione delle istruzioni, i criteri di scelta e di dimensionamento ed altri aspetti rilevanti. Infine è presente un esempio applicativo di alcuni aspetti sovra citati con il caso dell’azienda bolognese G.D, leader del settore delle macchine automatiche a controllo numerico per la fabbricazione e l’impacchettamento delle sigarette.

L'innovazione come fattore competitivo: il caso degli elettrodomestici bianchi

La maggior parte dei mercati sono ormai caratterizzati da una elevata incertezza e da una bassa stabilità per quanto riguarda sia il progresso tecnologico che i bisogni e le richieste dei clienti; l’unica arma che le aziende possiedono per fare fronte alla mutabilità intrinseca dei contesti in cui operano è il continuo rinnovo dei prodotti e dei processi. Possiamo vedere l’innovazione, all’interno di un contesto aziendale, come il risultato di diversi fattori: l’evoluzione delle opportunità tecnologiche di prodotto e di processo, i nuovi modelli di impresa, i nuovi valori che si affermano nella società, i nuovi bisogni dei mercati. La prima parte di questa tesi è incentrata sulla descrizione della natura dell’innovazione, delle sue diverse applicazioni all’interno di un contesto aziendale e delle logiche di funzionamento delle aree aziendali preposte alla gestione dei progetti innovativi. Nella seconda parte si entra più nel dettaglio trattando alcuni aspetti distintivi dell’attività innovativa all’interno del mercato degli elettrodomestici ed analizzando uno specifico caso reale. La scelta della focalizzazione sul mercato degli elettrodomestici non è casuale, infatti la terza e ultima parte di questa trattazione è costituita dalla descrizione dell’attività svolta all’interno del Laboratorio di Gestione Aziendale (Business Game) seguito durante il primo semestre di quest’anno e che ha riguardato la simulazione della gestione di un’azienda produttrice di lavatrici e asciugabiancheria.

Analisi di un impianto solare termico a circolazione forzata per la produzione di acqua calda sanitaria in un condominio

Il presente elaborato propone un’analisi in regime dinamico mediante il software di simulazione TRNSYS di un impianto solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria istallato in un condominio a Bologna. Le simulazioni rappresentano una particolare tipologia di esperimento numerico e possono fornire lo stesso tipo di informazioni sulle performance termiche dei comuni esperimenti fisici. Esse possono valutare gli effetti delle variabili di progetto sulle performance del sistema attraverso una serie di esperimenti, eseguiti tutti in identiche condizioni metereologiche e di carico. Le variabili di progetto esaminate in questo documento mediante simulazione sono l’inclinazione e orientamento del collettore, la superficie captante totale istallata, il volume di accumulo e la portata massima del circuito solare. Le analisi esposte sono un esempio dei risultati che un approccio simulativo può garantire; nel nostro caso, in particolare, le simulazioni hanno confermato la bontà dei criteri di dimensionamento degli impianti solari termici che è possibile incontrare in letteratura. Il presente elaborato si propone inoltre di discutere i benefici, ambientali ed economici, legati all’investimento proposto. L’analisi economica, in particolare, è stata eseguita a seconda dell’impianto tradizionale da affiancare, del diverso costo dell’impianto, di differenti valori di superficie captante e considerando o meno gli incentivi fiscali offerti: per questa valutazione è stato nuovamente necessario l’ausilio del software di simulazione.

Analisi in regime dinamico dei consumi energetici per la produzione di acqua calda sanitaria in una palestra con integrazione di pannelli solari

L'elaborato è focalizzato sul dimensionamento di un sistema solare termico da integrare ad una caldaia a metano in una palestra di riferimento. Sono state condotte simulazioni dinamiche in ambiente Trnsys per analizzare il consumo energetico dell'utenza termica, eseguite anche al variare dei valori di differenti variabili. Infine sono state condotte valutazioni economiche, tramite parametri finanziari, per decretare la fattibilità e la convenienza dell'investimento.

Modellazione del ciclo termico di un impianto di termovalorizzazione dei rifiuti

Breve analisi sulla gestione dei rifiuti e simulazione del ciclo termico del termovalorizzatore del Frullo (gruppo Hera, Bologna), con modellazione di due possibili variazioni operative (dettate dal gestore dell'impianto), per valutare la loro fattibilità in termini di miglioramento dell'efficienza elettrica e termica. Conferma dei risultati ottenuti mediante un'analisi economica basata sulla vendita stagionale dell'energia elettrica e termica.

Verhalten von Ladungsverstärkern bei verschiedenen Eingangsimpulsformen und -zeiten

In dieser Arbeit wird das Verhalten eines Ladungsverstärkers bei verschiedenen Eingangsimpulsformen und -zeiten untersucht. Als erstes wird der derzeitige Stand der Technik dargelegt und die Funktionsweise eines Ladungsverstärkers erläutert. Um die Messungen am Ladungsverstärker durchzuführen, wurde ein Messprogramm in LabView geschrieben und das verwendete Messsystem auf seine Tauglichkeit untersucht. Dazu wurde unter anderem eine Software entwickelt, die einen Ladungsverstärker simuliert. Nach einer kurzen Betrachtung möglicher Fehlereinflüsse, die bei der Digitalisierung von Messsignalen auftreten können, wurde eine Messunsicherheitsbetrachtung nach dem „Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement“ (GUM) durchgeführt. Um den gemessenen Übertragungskoeffizienten des Ladungsverstärkers mit dem herkömmlichen Kalibrierverfahren (sinusförmiges Eingangssignal) vergleichbar zu machen, wurde eine Fourier-Analyse der Messsignale angewendet. Für den Frequenzbereich unterhalb von 20 kHz ergibt sich eine gute Übereinstimmung des Übertragungsverhaltens des Ladungsverstärkers mit dem herkömmlichen Kalibierverfahren bei Anregungen mit verschiedenen impulsförmigen Eingangssignalen. Oberhalb von 20 kHz weichen die Ergebnisse der zwei Messverfahren voneinander ab, da die maximale Signalanstiegsrate des Ladungsverstärkers überschritten wird.

Electromagnetic modeling of conformal wideband and multi-band patch antennas by bridging a solid-object modeler with MoM software

The advantages of antennas that can resemble the shape of the body to which they are attached are obvious. However, electromagnetic modeling of such unusually shaped antennas can be difficult. In this paper, the commercially available software SolidWorks(TM) is used for accurately drawing complex shapes in conjunction with the electromagnetic software FEKO(TM) to model the EM behavior of conformal antennas. The application of SolidWorks and custom-written software allows all the required information that forms the analyzed structure to be automatically inserted into FEKO, and gives the user complete control over the antenna being modeled. This approach is illustrated by a number of simulation examples of single, wideband, multi-band planar and curved patch antennas.

Design Strategies and Modelling of Low-Power Sigma-Delta Analog-to-Digital Converters

Oggi, i dispositivi portatili sono diventati la forza trainante del mercato consumer e nuove sfide stanno emergendo per aumentarne le prestazioni, pur mantenendo un ragionevole tempo di vita della batteria. Il dominio digitale è la miglior soluzione per realizzare funzioni di elaborazione del segnale, grazie alla scalabilità della tecnologia CMOS, che spinge verso l'integrazione a livello sub-micrometrico. Infatti, la riduzione della tensione di alimentazione introduce limitazioni severe per raggiungere un range dinamico accettabile nel dominio analogico. Minori costi, minore consumo di potenza, maggiore resa e una maggiore riconfigurabilità sono i principali vantaggi dell'elaborazione dei segnali nel dominio digitale. Da più di un decennio, diverse funzioni puramente analogiche sono state spostate nel dominio digitale. Ciò significa che i convertitori analogico-digitali (ADC) stanno diventando i componenti chiave in molti sistemi elettronici. Essi sono, infatti, il ponte tra il mondo digitale e analogico e, di conseguenza, la loro efficienza e la precisione spesso determinano le prestazioni globali del sistema. I convertitori Sigma-Delta sono il blocco chiave come interfaccia in circuiti a segnale-misto ad elevata risoluzione e basso consumo di potenza. I tools di modellazione e simulazione sono strumenti efficaci ed essenziali nel flusso di progettazione. Sebbene le simulazioni a livello transistor danno risultati più precisi ed accurati, questo metodo è estremamente lungo a causa della natura a sovracampionamento di questo tipo di convertitore. Per questo motivo i modelli comportamentali di alto livello del modulatore sono essenziali per il progettista per realizzare simulazioni veloci che consentono di identificare le specifiche necessarie al convertitore per ottenere le prestazioni richieste. Obiettivo di questa tesi è la modellazione del comportamento del modulatore Sigma-Delta, tenendo conto di diverse non idealità come le dinamiche dell'integratore e il suo rumore termico. Risultati di simulazioni a livello transistor e dati sperimentali dimostrano che il modello proposto è preciso ed accurato rispetto alle simulazioni comportamentali.

Sviluppo e Applicazione di Metodologie per l'Ottimizzazione di Sistemi Energetici

La riduzione dei consumi di combustibili fossili e lo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico sono una questione di centrale importanza sia per l’industria che per la ricerca, a causa dei drastici effetti che le emissioni di inquinanti antropogenici stanno avendo sull’ambiente. Mentre un crescente numero di normative e regolamenti vengono emessi per far fronte a questi problemi, la necessità di sviluppare tecnologie a basse emissioni sta guidando la ricerca in numerosi settori industriali. Nonostante la realizzazione di fonti energetiche rinnovabili sia vista come la soluzione più promettente nel lungo periodo, un’efficace e completa integrazione di tali tecnologie risulta ad oggi impraticabile, a causa sia di vincoli tecnici che della vastità della quota di energia prodotta, attualmente soddisfatta da fonti fossili, che le tecnologie alternative dovrebbero andare a coprire. L’ottimizzazione della produzione e della gestione energetica d’altra parte, associata allo sviluppo di tecnologie per la riduzione dei consumi energetici, rappresenta una soluzione adeguata al problema, che può al contempo essere integrata all’interno di orizzonti temporali più brevi. L’obiettivo della presente tesi è quello di investigare, sviluppare ed applicare un insieme di strumenti numerici per ottimizzare la progettazione e la gestione di processi energetici che possa essere usato per ottenere una riduzione dei consumi di combustibile ed un’ottimizzazione dell’efficienza energetica. La metodologia sviluppata si appoggia su un approccio basato sulla modellazione numerica dei sistemi, che sfrutta le capacità predittive, derivanti da una rappresentazione matematica dei processi, per sviluppare delle strategie di ottimizzazione degli stessi, a fronte di condizioni di impiego realistiche. Nello sviluppo di queste procedure, particolare enfasi viene data alla necessità di derivare delle corrette strategie di gestione, che tengano conto delle dinamiche degli impianti analizzati, per poter ottenere le migliori prestazioni durante l’effettiva fase operativa. Durante lo sviluppo della tesi il problema dell’ottimizzazione energetica è stato affrontato in riferimento a tre diverse applicazioni tecnologiche. Nella prima di queste è stato considerato un impianto multi-fonte per la soddisfazione della domanda energetica di un edificio ad uso commerciale. Poiché tale sistema utilizza una serie di molteplici tecnologie per la produzione dell’energia termica ed elettrica richiesta dalle utenze, è necessario identificare la corretta strategia di ripartizione dei carichi, in grado di garantire la massima efficienza energetica dell’impianto. Basandosi su un modello semplificato dell’impianto, il problema è stato risolto applicando un algoritmo di Programmazione Dinamica deterministico, e i risultati ottenuti sono stati comparati con quelli derivanti dall’adozione di una più semplice strategia a regole, provando in tal modo i vantaggi connessi all’adozione di una strategia di controllo ottimale. Nella seconda applicazione è stata investigata la progettazione di una soluzione ibrida per il recupero energetico da uno scavatore idraulico. Poiché diversi layout tecnologici per implementare questa soluzione possono essere concepiti e l’introduzione di componenti aggiuntivi necessita di un corretto dimensionamento, è necessario lo sviluppo di una metodologia che permetta di valutare le massime prestazioni ottenibili da ognuna di tali soluzioni alternative. Il confronto fra i diversi layout è stato perciò condotto sulla base delle prestazioni energetiche del macchinario durante un ciclo di scavo standardizzato, stimate grazie all’ausilio di un dettagliato modello dell’impianto. Poiché l’aggiunta di dispositivi per il recupero energetico introduce gradi di libertà addizionali nel sistema, è stato inoltre necessario determinare la strategia di controllo ottimale dei medesimi, al fine di poter valutare le massime prestazioni ottenibili da ciascun layout. Tale problema è stato di nuovo risolto grazie all’ausilio di un algoritmo di Programmazione Dinamica, che sfrutta un modello semplificato del sistema, ideato per lo scopo. Una volta che le prestazioni ottimali per ogni soluzione progettuale sono state determinate, è stato possibile effettuare un equo confronto fra le diverse alternative. Nella terza ed ultima applicazione è stato analizzato un impianto a ciclo Rankine organico (ORC) per il recupero di cascami termici dai gas di scarico di autovetture. Nonostante gli impianti ORC siano potenzialmente in grado di produrre rilevanti incrementi nel risparmio di combustibile di un veicolo, è necessario per il loro corretto funzionamento lo sviluppo di complesse strategie di controllo, che siano in grado di far fronte alla variabilità della fonte di calore per il processo; inoltre, contemporaneamente alla massimizzazione dei risparmi di combustibile, il sistema deve essere mantenuto in condizioni di funzionamento sicure. Per far fronte al problema, un robusto ed efficace modello dell’impianto è stato realizzato, basandosi sulla Moving Boundary Methodology, per la simulazione delle dinamiche di cambio di fase del fluido organico e la stima delle prestazioni dell’impianto. Tale modello è stato in seguito utilizzato per progettare un controllore predittivo (MPC) in grado di stimare i parametri di controllo ottimali per la gestione del sistema durante il funzionamento transitorio. Per la soluzione del corrispondente problema di ottimizzazione dinamica non lineare, un algoritmo basato sulla Particle Swarm Optimization è stato sviluppato. I risultati ottenuti con l’adozione di tale controllore sono stati confrontati con quelli ottenibili da un classico controllore proporzionale integrale (PI), mostrando nuovamente i vantaggi, da un punto di vista energetico, derivanti dall’adozione di una strategia di controllo ottima.

Advanced fibre gratings and their applications

This thesis describes a detailed study of advanced fibre grating devices using Bragg (FBG) and long-period (LPG) structures and their applications in optical communications and sensing. The major contributions presented in this thesis are summarised below. One of the most important contributions from the research work presented in this thesis is a systematic theoretical study of many distinguishing structures of fibre gratings. Starting from the Maxwell equations, the coupled-mode equations for both FBG and LPG were derived and the mode-overlap factor was analytically discussed. Computing simulation programmes utilising matrix transform method based on the models built upon the coupled-mode equations were developed, enabling simulations of spectral response in terms of reflectivity, bandwidth, sidelobes and dispersion of gratings of different structures including uniform and chirped, phase-shifted, Moiré, sampled Bragg gratings, phase-shifted and cascaded long-period gratings. Although the majority of these structures were modelled numerically, analytical expressions for some complex structures were developed with a clear physical picture. Several apodisation functions were proposed to improve sidelobe suppression, which guided effective production of practical devices for demanding applications. Fibre grating fabrication is the other major part involved in the Ph.D. programme. Both the holographic and scan-phase-mask methods were employed to fabricate Bragg and long-period gratings of standard and novel structures. Significant improvements were particularly made in the scan-phase-mask method to enable the arbitrarily tailoring of the spectral response of grating devices. Two specific techniques - slow-shifting and fast-dithering the phase-mask implemented by a computer controlled piezo - were developed to write high quality phase-shifted, sampled and apodised gratings. A large number of LabVIEW programmes were constructed to implement standard and novel fabrication techniques. In addition, some fundamental studies of grating growth in relating to the UV exposure and hydrogenation induced index were carried out. In particular, Type IIa gratings in non-hydrogenated B/Ge co-doped fibres and a re-generated grating in hydrogenated B/Ge fibre were investigated, showing a significant observation of thermal coefficient reduction. Optical sensing applications utilising fibre grating devices form the third major part of the research work presented in this thesis. Several experiments of novel sensing and sensing-demodulating were implemented. For the first time, an intensity and wavelength dual-coding interrogation technique was demonstrated showing significantly enhanced capacity of grating sensor multiplexing. Based on the mode-splitting measurement, instead of using conventional wavelength-shifting detection technique, successful demonstrations were also made for optical load and bend sensing of ultra-high sensitivity employing LPG structures. In addition, edge-filters and low-loss high-rejection bandpass filters of 50nm stop-band were fabricated for application in optical sensing and high-speed telecommunication systems

Study on fatigue and energy-dissipation properties of nanolayered Cu/Nb thin films

Energy dissipation and fatigue properties of nano-layered thin films are less well studied than bulk properties. Existing experimental methods for studying energy dissipation properties, typically using magnetic interaction as a driving force at different frequencies and a laser-based deformation measurement system, are difficult to apply to two-dimensional materials. We propose a novel experimental method to perform dynamic testing on thin-film materials by driving a cantilever specimen at its fixed end with a bimorph piezoelectric actuator and monitoring the displacements of the specimen and the actuator with a fibre-optic system. Upon vibration, the specimen is greatly affected by its inertia, and behaves as a cantilever beam under base excitation in translation. At resonance, this method resembles the vibrating reed method conventionally used in the viscoelasticity community. The loss tangent is obtained from both the width of a resonance peak and a free-decay process. As for fatigue measurement, we implement a control algorithm into LabView to maintain maximum displacement of the specimen during the course of the experiment. The fatigue S-N curves are obtained.

Design, development and control of a new generation high performance linear actuator for parallel robots and other applications

The main focus of this research is to design and develop a high performance linear actuator based on a four bar mechanism. The present work includes the detailed analysis (kinematics and dynamics), design, implementation and experimental validation of the newly designed actuator. High performance is characterized by the acceleration of the actuator end effector. The principle of the newly designed actuator is to network the four bar rhombus configuration (where some bars are extended to form an X shape) to attain high acceleration. Firstly, a detailed kinematic analysis of the actuator is presented and kinematic performance is evaluated through MATLAB simulations. A dynamic equation of the actuator is achieved by using the Lagrangian dynamic formulation. A SIMULINK control model of the actuator is developed using the dynamic equation. In addition, Bond Graph methodology is presented for the dynamic simulation. The Bond Graph model comprises individual component modeling of the actuator along with control. Required torque was simulated using the Bond Graph model. Results indicate that, high acceleration (around 20g) can be achieved with modest (3 N-m or less) torque input. A practical prototype of the actuator is designed using SOLIDWORKS and then produced to verify the proof of concept. The design goal was to achieve the peak acceleration of more than 10g at the middle point of the travel length, when the end effector travels the stroke length (around 1 m). The actuator is primarily designed to operate in standalone condition and later to use it in the 3RPR parallel robot. A DC motor is used to operate the actuator. A quadrature encoder is attached with the DC motor to control the end effector. The associated control scheme of the actuator is analyzed and integrated with the physical prototype. From standalone experimentation of the actuator, around 17g acceleration was achieved by the end effector (stroke length was 0.2m to 0.78m). Results indicate that the developed dynamic model results are in good agreement. Finally, a Design of Experiment (DOE) based statistical approach is also introduced to identify the parametric combination that yields the greatest performance. Data are collected by using the Bond Graph model. This approach is helpful in designing the actuator without much complexity.