The main drawback of vibration-based energy harvesting is its poor efficiency due to small amplitudes of vibration and low sensitivity at frequencies far from resonant frequency. The performance of electromagnetic energy harvester can be improved by using mechanical enhancements such as mechanical amplifiers or spring bumpers. The mechanical amplifiers increase range of movement and velocity, improving also significantly harvester efficiency for the same level of excitation. As a result of this amplitude of motion is much larger comparing to the size of the electromagnetic coil. This in turn imposes the need for modelling of electromagnetic circuit parameters as the function of the moving magnet displacement. Moreover, high velocities achieved by the moving magnet reveal nonlinear dynamics in the electromagnetic circuit of the energy harvester. Another source of nonlinearity is the collision effect between magnet and spring bumpers. It has been shown that this effect should be carefully considered during design process of the energy harvesting device. The present paper investigates the influence of the above-mentioned nonlinearities on power level generated by the energy harvester. A rigorous model of the electromagnetic circuit, derived with aid of the Hamilton’s principle of the least action, has been proposed. It includes inductance of the electromagnetic coil as the function of the moving magnet position. Additionally, nonlinear behaviour of the overall electromagnetic device has been tested numerically for the case of energy harvester attached to the quarter car model moving on random road profiles. Such a source of excitation provides wide band of excitation frequencies, which occur in variety of real-life applications.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The technical details of a balloon stratospheric mission that is aimed at measuring the Schumann resonances are described. The gondola is designed specifically for the measuring of faint effects of ELF (Extremely Low Frequency electromagnetic waves) phenomena. The prototype met the design requirements. The ELF measuring system worked properly for entire mission; however, the level of signal amplification that was chosen taking into account ground-level measurements was too high. Movement of the gondola in the Earth magnetic field induced the signal in the antenna that saturated the measuring system. This effect will be taken into account in the planning of future missions. A large telemetry dataset was gathered during the experiment and is currently under processing. The payload consists also of biological material as well as electronic equipment that was tested under extreme conditions.
PL
W artykule opisano szczegóły techniczne misji balonowej, mającej na celu pomiar rezonansów Schumanna. Gondola została zaprojektowana do pomiaru słabych efektów ELF (fale elektromagnetyczne o skrajnie niskiej częstotliwości). Prototyp spełnił założenia projektowe. Układ do pomiaru ELF działał poprawnie przez całą misję, jednak poziom wzmocnienia sygnału, który był dobrany zgodnie z pomiarami naziemnymi, okazał się za duży. Ruch gondoli w ziemskim polu magnetycznym indukował w antenie sygnał, który wprowadzał układ pomiarowy w stan nasycenia. Ten efekt zostanie wzięty pod uwagę w planowaniu przyszłych misji. Podczas eksperymentu zebrano duży zestaw danych telemetrycznych, który jest obecnie analizowany. Ładunek zwierał również materiał biologiczny oraz sprzęt elektroniczny, który był testowany w warunkach ekstremalnych.
In the paper, the authors discuss the numerical and experimental modal analysis of the cantilever thin-walled beams made of a carbon-epoxy laminate. Two types of beams were considered: circumferentially asymmetric stiffness (i.e., CAS) and circumferentially uniform stiffness (i.e., CUS) beams. The layer-up configurations of the laminate were chosen to get a vibration mode coupling effect in both analysed cases. The aim of the paper was to perform the numerical and experimental modal analysis of the composite structures, when a flapwise bending with torsion coupling effect or flapwise-chordwise bending coupling effect took place. Firstly, numerical studies by the finite element method was performed. The numerical simulations were carried out by the Lanczos method in the Abaqus software package. The natural frequencies and the corresponding free vibration modes were determined. Next, the experimental modal analyses of the CAS and CUS beams were performed. The test stand was consisted of a special grip, two beams with an adhered holder, the LMS Scadas III system with a modal hammer and an acceleration sensor. Finally, the results of both methods were compared.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents application of the MFC actuator and selected control algorithms to the suppression of the composite cantilever beam vibrations. The first part concentrates on the identification of the real structure’s parameters. The numerical model is based on the Euler-Bernoulli beam theory with a nonlinear curvature component. The second part draws on numerical simulations and leads to the identification of optimal control parameters. Finally, the determined parameters are examined in an experimental laboratory system equipped with a DSP controller.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie siłownika MFC i wybranych algorytmów sterowania do redukcji drgań kompozytowej belki wysięgnikowej oraz wyniki identyfikacji parametrów układu rzeczywistego. Model numeryczny belki zbudowano w oparciu o teorię Eulera- Bernoulli’ego z uwzględnieniem nieliniowej krzywizny. Na podstawie wyników symulacji numerycznych wskazano optymalne nastawy kontrolerów, które następnie zweryfikowano na stanowisku laboratoryjnym wyposażonym w kontroler DSP.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the piezoelectric Macro Fiber Composite actuator (M-8503-P1) connected to the composite cantilever beam is analyzed. The influence of different electrical conditions on the system response is observed by the beam amplitude – frequency characteristics. The main goal is the load resistance level optimization, during the system vibrates around the first or the second resonance region to maximize electrical power generated by the system.
PL
Praca przedstawia wpływ elementu piezoelektrycznego (M-8503-P1) na charakterystykę kompozytowej belki wspornikowej. Obserwowano zależność pomiędzy obciążeniem elektrycznym elementu aktywnego a odpowiedzią dynamiczną układu mechanicznego śledząc zmiany na wykresach amplitudowo-częstotliwościowych. Głównym celem badań jest optymalizacja poziomu obciążenia elementu piezoelektrycznego gdy belka drga w pobliżu pierwszej bądź drugiej częstości giętnej tak, aby odzyskać od układu jak największą moc elektryczną.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The main goal of this work is to show a laboratory system which allows to study the vibrations in a helicopter's rotor model and to determine the dynamic characteristics according to different sets of blades and a wide range of rotor speeds. The research aims at testing different control algorithms to reduce vibrations of the blades in the rotor system using active Macro Fiber Composite (MFC) actuators.
PL
Celem pracy jest przedstawienie stanowiska laboratoryjnego, które pozwala na badania drgań modelu wirnika helikoptera i określenie jego charakterystyk dynamicznych dla różnych ustawień łopat w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Zadaniem układu jest testowanie różnych algorytmów sterowania do redukcji drgań łopat układu wirnika przy użyciu elementów aktywnych Macro Fiber Composite (MFC).
Zastosowanie kompozytowych siłowników piezoelektrycznych MFC tworzy nowe możliwości w zakresie poprawy jakości pracy podzespołów mechanicznych. Opisane badania dotyczą wykorzystania takich siłowników do redukcji drgań belki wysięgnikowej. Dla takiej belki, z przytwierdzonym siłownikiem MFC, przedstawiono i omówiono wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych. Są one ukierunkowane na ocenę redukcji drgań uzyskanych dla określonych algorytmów regulacji. W konkluzji wskazano pozytywne i negatywne rezultaty oraz sformułowano kierunki przyszłych badań.
EN
Application of MFC piezoelectric actuators offers new possibilities of quality improvement in the operation of mechanical systems. This study addresses the use of such actuators in the reduction of vibrations of a cantilever beam. It presents the simulation and laboratory results for such a beam, operating with an attached MFC actuator. The research is focused on the evaluation of vibration reduction by means of certain control algorithms. The conclusions show the successful and negative results and outline future investigations.
The paper presents a study of a possible application of structure embedded piezoelectric actuators to enhance the performance of a rotating composite beam exhibiting the coupled flexural-flexural vibrations. The discussed transversal and lateral bending modal coupling results from the directional properties of the beam’s laminate and ply stacking distribution. The mathematical model of the beam is based on an assumption of cross-sectional non-deformability and it incorporates a number of non-classical effects. The final 1-D governing equations of an active composite beam include both orthotropic properties of the laminate and transversely isotropic properties of piezoelectric layers. The system’s control capabilities resulting from embedded Macro Fiber Composite piezoelectric actuators are represented by the boundary bending moment. To enhance the dynamic properties of the composite specimen under consideration a combination of linear proportional control strategies has been used. Comparison studies have been performed, including the impact on modal coupling magnitude and cross-over frequency shift.
Wraz z rozwojem nowych technologii oświetleniowych i jednoczesnym zużywaniem się funkcjonujących instalacji, niezmiennie aktualny w oświetleniu drogowym jest temat modernizacji. Zainteresowani są nim państwowi i prywatni użytkownicy wykonawcy, konsultanci oraz producenci sprzętu oświetleniowego, jako potencjalni dostawcy systemów oświetleniowych.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Presented results describe an application of MFC actuator for vibration reduction of a composite beam. Characteristics of the studied system are formed in a closed loop control. The paper describes two possible approaches. The first bases on a feedback control with a PD regulator. The second one operates with a state control with a gain tuned by LQR index. On the basis of the performed tests the LQR controller demonstrated better results. The PD controller was very sensitive to parameter changes, which led to an increase of oscillations, even up to saturation limits.
PL
Przedstawione wyniki opisują zastosowanie aktuatora MFC do redukcji drgań belki. Charakterystyki tego układu kształtowane są w układzie regulacji zamkniętej. W artykule opisano dwa układy regulacji. Pierwszy oparty jest na strukturze z regulatorem PD. Drugi układ działa ze sprzężeniem od wektora stanu, a jego wzmocnienie strojone jest według funkcjonału LQR. Zdecydowanie lepsze wyniki uzyskano dla regulatora LQR. Regulator PD był bardzo czuły na zmiany parametrów układu, na które reagował wzrostem oscylacji aż do granicznych wartości nasycenia.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Application of the macro fiber composite (MFC) as an active element to suppression of reduction by the nonlinear saturation control (NSC) method is solved analytically an numerically. Effectiveness of the proposed algorithm is optimised by minimising time transient dynamics and also amplitudre in the steady state.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents laboratory setup based on DSP-controller used to achieve active control of mechanical vibrations and to determine characteristics of smart materials. Smart materials are composite structures with built-in piezo-actuators and sensors. Some preliminary experimental results are presented in the paper, in particular parameter identification of a supply system (gain factor, bandwidth, time constants) and beam (resonant frequencies, damping factors) is shown.
PL
W artykule przedstawiono układ laboratoryjny oparty na układzie DSP umożliwiający kontrolę drgań mechanicznych i wpływanie na właściwości materiałów inteligentnych. Materiały inteligentne tworzą struktury kompozytowe z wbudowanymi elementami aktywnymi i czujnikami. W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów, a w szczególności identyfikację parametrów od strony układu zasilania (współczynnik wzmocnienia, pasmo przenoszenia, stałe czasowe) oraz parametrów belki (częstotliwość rezonansowa, współczynnik tłumienia).
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper considers the characteristics of the active composite systems with piezoelectric elements. For the simplified system of single beam with an embedded piezoelectric element, a mathematical model, and the equivalent electrical circuit are determined. The requirements and expected property of the control system are discussed on the basis of the measurement results. Effects of the varying system parameters and external disturbances on selection of the control structure and algorithms are presented as well.
PL
W artykule przedstawiono właściwości aktywnych systemów z elementami piezoelektrycznymi. Dla uproszczonego układu belki z przytwierdzonym piezoelektrykiem sformułowano model matematyczny, oraz określono jej zastępczy schemat elektryczny. Omówiono właściwości sterowania na podstawie wykonanych pomiarów elektrycznych. Określono wpływ zmiennych parametrów układu i zakłóceń zewnętrznych na dobór struktury układu regulacji i algorytmów regulatorów.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule poruszono problematykę zastosowania kompozytowych materiałów z elementami piezoaktywnymi w układach regulacji aktywnej łopat śmigłowca. Scharakteryzowano właściwości tych materiałów jako sensorów i aktuatorów. Wskazano najbardziej popularne metody tłumienia drgań. Dla belki z aktuatorem MFC omówiono wyniki badań pozwalających ocenić czułość algorytmów na rozstrojenie układu od częstotliwości rezonansowych.
EN
The paper describes the problem of application of composite materials with piezoelectric elements in the active control helicopter rotor blades systems. The properties of these materials as sensors and actuators are characterized. The most popular method of vibration damping are discussed. For composite beams with MFC actuator the results of studies to assess the sensitivity of algorithms to an upset of the resonance frequencies were presented.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono historię kolonii bociana białego we wsi Kłopot od 1968 do 2003 roku. Liczba par zajmujących gniazda zmieniała się w zakresie od 19 do 33 (średnia = 25,7 pary). Największa liczba par wystąpiła na początku lat 80. XX wieku. Pełne dane dotyczące sukcesu lęgowego przedstawiono w dodatku 1. Znaczny spadek stwierdzono po 1990 roku. Najprawdopodobniej jest to spowodowane zaprzestaniem koszenia wielu łąk i wypasu bydła w dolinie Odry.
EN
We present the long-term history of the white stork colony in the village of Kłopot, west Poland, from 1968 to 2003. The number of breeding pairs fluctuated between 19 and 33 (average = 25,7). The highest number of pairs was observed in 1980. Complete data about the breeding success are presented in appendix 1. We observed a rapid decline in the number of breeding pairs through the 1990s. The probable reason for the decline was the break down in the national farms system and which resulted in a cessation in grass cutting and the removal of cows from pastures.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W tekście przedstawiono wybrane aspekty zagadnienia, jakim jest dobór opraw oświetleniowych do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Pokazano jak różnorodne mogą to być warunki i jak poważny problem mogą stanowić. Na bazie opraw firmy NORKA zaprezentowano także wpływ konstrukcji oprawy na jej szczelność oraz odporność na wybrane czynniki środowiskowe. Wykorzystując wybrane specjalistyczne programy produkcji firmy NORKA przedstawiono również kilka przykładów takich opraw.
EN
This text contains chosen aspects of problem regarding luminaires for application in hazardous environment conditions. There have been shown variety and importance of these conditions. Based on NORKA fittings the influence of construction of the luminaire on its tightness and resistance to different conditions has been presented. Using some of the special NORKA programmes' ideas also a few examples of such luminaires have been given.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.