Control of characteristics of mechatronic systems using piezoelectric materials

• Autorzy: Buchacz A. , Płaczek M. , Wróbel A.

Warianty tytułu

PL

Kontrola charakterystyk układów mechatronicznych przy użyciu materiałów piezoelektrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents two examples of systems with piezoelectric transducers used in order to control vibration. First of them is a combination of a single piezoelectric plate glued on a mechanical subsystem surface. The piezoelectric plate is applied to suppress vibration of the system. The second model consists of a few piezoelectric plates vibrating in a thickness mode. Such kind of systems is called the piezostack and is used to enhance the transducers sensitivity or to increase the displacement. In both cases, characteristics of the considered systems were generated and presented on charts.

PL

W artykule przedstawiono dwa przykłady układów mechatronicznych zawierających przetworniki piezoelektryczne stosowane w celu kontroli i stabilizacji drgań. W pierwszym układzie pojedyncza płytka piezoelektryczna naklejana jest na powierzchni podukładu mechanicznego. Do przetwornika piezoelektrycznego dołączony jest zewnętrzny, pasywny obwód elektryczny, przez co pełni on rolę szerokopasmowego, pasywnego tłumika drgań. Drugi z rozpatrywanych układów złożony jest ze stosu płytek piezoelektrycznych drgających grubościowo. Tego typu układy stosowane są w celu zwiększenia czułości przetworników stosowanych jako sensory lub zwiększenia odkształceń układu w przypadku stosowania go w roli wzbudnika. W przypadku obu omawianych układów drgających zaproponowano metodę ich analizy oraz wyznaczono charakterystyki, których przebiegi przedstawiono w formie graficznej.

Słowa kluczowe

EN

dynamics; vibration control; piezoelectricity; approximate methods

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 51 nr 1
• Strony: 225--234
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Buchacz A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gliwice, Poland

autor

Płaczek M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gliwice, Poland

autor

Wróbel A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Białas K., 2009, Reverse task of passive and active mechanical system in torsional vibrations, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 35, 2, 129-137
• 2. Białas K., 2008, Polar graphs and structural numbers in synthesis of active and passive mechanical systems, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 30, 1, 43-50
• 3. Buchacz A., Płaczek M., 2010a, Development of mathematical model of a mechatronic system, Solid State Phenomena, 164, 319-322
• 4. Buchacz A., Płaczek M., 2010b, Selection of parameters of external electric circuit for control of dynamic flexibility of a mechatronic system, Solid State Phenomena, 164, 323-326
• 5. Buchacz A., Płaczek M., 2010c, The approximate Galerkin’s method in the vibrating mechatronic system’s investigation, Proceedings of The 14th International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation ModTech 2010, 147-150
• 6. Buchacz A., Płaczek M., 2011a, Modeling and investigation of one-dimensional flexural vibrating mechatronic systems with piezoelectric transducers, Advances in Piezoelectric Transducers, Farzad Ebrahimi (Edit.), InTech, Rijeka
• 7. Buchacz A., Płaczek M., 2011b, Modelling and Testing of One-Dimensional Vibrating Mechatronic Systems, Silesian University of Technology Publishing House, Gliwice [in Polish]
• 8. Buchacz A., Wróbel A., 2007, The investigation of the piezoelectric effect of bimorph system and his practical application in level sensors, Proceedings of the XII The Scientific Conference, of Vibroacoustics and Vibrotechnique, Jachranka, 63-66
• 9. Buchacz A., Wróbel A., 2008, Homogenization of mechatronical systems in modeling piezoelectric layer, Machine Dynamics Problems, 32, 3, 7-11
• 10. Buchacz A., Wróbel A., 2010, Computer-aided analysis of piezoelectric plates, Solid State Phenomena, 164, 339-342
• 11. Dymarek A., Dzitkowski T., 2005, Modelling and synthesis of discrete-continuous subsystems of machines with damping, Journal of Materials Processing Technology, 164, 1317-1326
• 12. Dzitkowski T., 2004, Computer-aided synthesis of discrete-continuous subsystems of machines with the assumed frequency spectrum represented by graphs, Journal of Materials Processing Technology, 157, 144-149
• 13. Dzitkowski T., Dymarek A., 2011, Active synthesis of multiaxial drive systems using a comparative method, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 49, 2, 275-284
• 14. Fleming A.J., Behrens S., Reza Moheimani S.O., 2002, Optimization and implementation of multimode piezoelectric shunt damping systems, Proc. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 7, 87-94
• 15. Forward R.L., 1981, Electronic damping of orthogonal bending modes in a cylindrical mast–experiment, Journal of Spacecraft and Rockets, 18, 11-17
• 16. Hagood N.W., von Flotow A., 1991, Damping of structural vibrations with piezoelectric materials and passive electric networks, Journal of Sound and Vibration, 146, 2, 243-268
• 17. Hagood N.W., von Flotow A., 1994, Design of Passive Piezoelectric Damping for Space Structures, National Aeronautics and Space Administration Langley Research Center, Hampton, Virginia
• 18. Kurnik W., 2004, Damping of mechanical vibrations utilising shunted piezoelements, Machine Dynamics Problems, 28, 15-26
• 19. Moheimani S.O.R., Fleming A.J., 2006, Piezoelectric Transducers for Vibration Control and Damping, Springer, Londyn
• 20. Pietrzakowski M., 2001, Active damping of beams by piezoelectric system: effects of bonding layer properties, International Journal of Solids and Structures, 38, 7885-7897
• 21. Preumont A., 2006, Mechatronics: Dynamics of Electromechanical and Piezoelectric Systems, Springer
• 22. Yoshikawa S., Bogue A., Degon B., 1998, Commercial application of passive and active piezo electric vibration control, Proc. of the Eleventh IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics, 293-294
• 23. Wróbel A., 2012, Model of piezoelectric including material dumping, Proceedings of 16th International Conference ModTech, ISSN 2069-6736, 1061-1064
• 24. Zolkiewski S., 2010, Attenuation-frequency characteristics of beam systems in spatial motion, Solid State Phenomena, 164, 349-354
• 25. Zolkiewski S., 2011, Dynamic flexibility of the supported-clamped beam in transportation, Journal of Vibroengineering, 13, 810-816