Active vibration control of Terfenol-D rod of giant magnetostrictive actuator with nonlinear constitutive relations

Zhou, H-M.; Zhou, Y-H.; Zheng, X. J.

baza danych o zawartosci
polskich czasopism technicznych

Narzędzia

Artykuł - szczegóły

Czasopismo

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

Tytuł artykułu

Active vibration control of Terfenol-D rod of giant magnetostrictive actuator with nonlinear constitutive relations

Autorzy

Zhou, H-M. Zhou, Y-H. Zheng, X. J.

Treść / Zawartość

Warianty tytułu

PL	Aktywne sterowanie drganiami w wielkim aktuatorze magnetostrykcyjnym z rdzeniem typu Terfenol-D przy uwzględnieniu nieliniowych równań konstytutywnych

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents a numerical simulation of active vibration control of the Terfenol-D rad of a giant magnetostrictive transducer with nonlinear constitutive relations. In this control system, the goal is to suppress vibration of the displacement at the free end of the rod that is usually connected with a platform. Due to the inherent nonlinear relation among the applied magnetic field, pre-stress, and strain, the extension of the rod is also nonlinear relative to the external applications. Having an analytieal nonlinear constitutive model of the Terfenol-D rod proposed by the last author of this paper and the finite element method employed in the deformation analysis, we propose a numerical code to simulate the dynamic behavior of the control system when the negative displacement and velocity control law is utilized to feed back the signals to the actuator. The simulation results display that this control is more effective that other existing control algorithms based on linear constitutive models.

W pracy zaprezentowano symulacje numeryczne aktywnego sterowania za pomocą wielkiego aktuatora magnetostrykcyjnego zawierającego rdzeń wykonany z Terfenolu-D opisanego nieliniowymi zależnościami konstytutywnymi. Celem rozważań jest analiza tłumienia drgań swobodnego końca pręta, zwykle łączonego z platformą. Wydłużenie pręta jest opisane nieliniowym równaniem z powodu nieliniowych relacji pomiędzy przykładanym polem magnetycznym, naprężeniami wstępnymi oraz odkształceniami. Po sformułowaniu przez ostatniego Autora niniejszej pracy modelu pręta z Terfenolu-D oraz zastosowaniu metody elementów skończonych, wprowadzono procedurę numeryczną o symulacji dynamiki układu sterowania z ujemnym sprzężeniem zwrotnym ze względu na przemieszczenie i prędkość końca aktuatora. Wyniki badań pokazały, że tego typu sterowanie staje się bardziej efektywne niż inne strategie redukcji drgań oparte na modelach liniowych.

Słowa kluczowe

PL	aktuator wielki magnetostrykcyjny nieliniowe równania konstytutywne analiza tłumienia drgań
EN	giant magnetostrictive actuators nonlinear constitutive model negative feedback control law active control of vibration suppression

Wydawca

Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej

Czasopismo

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

Rocznik

2007

Tom

Vol. 45 nr 4

Strony

953--967

Opis fizyczny

Bibliogr. 14 poz., rys.,tab.

Twórcy

autor	Zhou, H-M.
autor	Zhou, Y-H.
autor	Zheng, X. J.
	Lanzhou University, School of Civil Engineering and Mechanics, Department of Mechanics and Engineering Science, Lanzhou, China, zhouyh@lzu.edu.cn

Bibliografia

1. Bartlett P.A., Eaton S.J., Gore J., Metheringham W.J., Jenner A.G., 2001, High power low frequency magnetostrictive actuation for antivibration applications, Sensors and Actuators A, 91, 133-136
2. Carman G.P., Mitrovic M., 1995, Nonlinear constitutive relations for magnetostrictive materials with application to 1-D problems, J. Intell. Mater. Syst. Struct., 6, 673-683
3. Duenas T., Hsu L., Carman G.P., 1996, Magnetostrictive composite material systems analytical/experimental (Invited paper), In: Advances in Materials for Smart SystemsFundamental and Applications, Materials Research Society Symposium, Boston
4. Flatau A.B., Hall D.L., 1992, Magnetostrictive vibration control system, The 30th Aerospace Science Metting and Exhibit, Reno, Nevada, USA
5. Hiller M.W., Bryant M.D., Umegaki J., 1989, Attenuation and transformation of vibration through active control of magnetostrictive Terfenol, Journal of Sound and Vibration, 134, 507-519
6. Jenner A.G., Greenough R.D., Allwood D., Wilkinson A.J., 1994, Control of Terfenol-D under load, Journal of Applied Physics, 78, 7160-7162
7. Moffet M.B., Clark A.E., Wun-Fogle M., Linberg J., Teter J.P., McLaughlin E.A., 1991, Characterization of Terfenol-D for magnetostrictive transducers, J. Acoust. Soc. Am., 89, 3, 1448-1455
8. Nakamura Y., Nakayama M., Masuda K., 2000, Development of active six-degrees-of-freedom microvibration control system using giant magnetostrictive actuators, Smart Materials and Structures, 9, 175-185
9. Pagliarulo P., Kuhnen K., May C., Janocha1 H., 2004, Tunable magnetostrictive dynamic vibration absorber, Proceedings of the 9th International Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 367-370
10. Reed R.S., 1988, Active vibration isolation using a magnetostrictive actuator, Modeling and Simulation, 19
11. Zhang C.L., Mei D.Q., Chen Z.C., 2003, Fuzzy generalized predictive control of microvibration for a micro-manufacturing platform, Proceedings of the American Control Conference, Denver, Colorado, USA, 3690-3695
12. Zhang T.L., Jiang C.B., Zhang H., Xu H.B., 2004, Giant magnetostrictive actuators for active vibration control, Smart Materials and Structures, 13, 473-477
13. Zhao K.H., Chen X.M., 1995, Electromagnetics, Higher Education Publications, Beijing [in Chinese]
14. Zheng X.J., Liu X.E., 2005, A nonlinear constitutive model for Terfenol-Drods, Journal of Applied Physics, 97, 053901

Kolekcja

BazTech

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWM4-0004-0024

Identyfikatory