Active vibration control system for 3D mechanical structures

• Autorzy: Koszewnik A. P. , Gosiewski Z.

Warianty tytułu

PL

Aktywny układ sterowania drganiami przestrzennej prętowej konstrukcji mechanicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The active vibration control system for 3D mechanical structures is presented in the paper. The steel space framework which consists of 126 steel bars and 44 aluminium joints is a subject of our investigations. It is equipped in two piezoelectric stacks which are a part of chosen vertical bars in a plane X-Z. Bars, joints and piezo-stacks have got glue connections. The mathematical model was decoupled to change Two Input Two Output (TITO) system into two Single Input Single Output (SISO) systems. Such approach allowed us to design simple control laws with help of computer simulation procedure. In the last chapter the investigations on the laboratory stand of the active vibration control system with local controllers PD are described. Experimental results have proved that these PD controllers work good increasing the damping level. Additional damp in the system causes the excellent vibration reduction for the whole mechanical structure.

PL

Aktywne sterowanie drganiami przestrzennej konstrukcji prętowej zostało przedstawione w poniższym artykule. Obiektem badań jest przestrzenna konstrukcja prętowa zawierająca 126 elementów prętowych, 44 aluminiowe węzły oraz dwa piezostosy. Wspomniane piezoelektryczne aktuatory stosowe zostały wklejone do konstrukcji w wybranych pionowych elementach prętowych w płaszczyźnie X-Z. Globalny model matematyczny obiektu jest układem o dwóch wejściach i dwóch wyjściach (TYTO), który na potrzeby projektowania praw sterowania został rozprzężony na dwa podukłady o jednym wejściu i jednym wyjściu (SISO). Projektowanie praw sterowania zostało przeprowadzone na drodze badań symulacyjnych w środowisku Matlab. W końcowej części artykułu opisano badania eksperymentalne wraz z zaprojektowanymi lokalnymi regulatorami PD. Wyniki tych badań udowadniają, że wspomniane regulatory PD zwiększają poziom tłumienia. Tym samym dodatkowe tłumieniem które pojawiło się w układzie powoduje znakomitą redukcję drgań całej konstrukcji mechanicznej.

Słowa kluczowe

EN

active vibration control; piezo-stack actuators; decoupled system; active structure

PL

aktywne sterowanie drganiami; piezostos; aktywne sterowanie; rozprzężony układ

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 30, no. 3
• Strony: 138--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Koszewnik A. P.

autor

Gosiewski Z.

• Białystok University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department on Automatics and Robotics, ul. Wiejska 45C, 15-351 Białystok,

Bibliografia

• Bishop R.H., Dorf R.C. 2005, Modern Control Systems. 10th ed., Pearson, Prentice-Hall
• dSpace GmbH 2005, dSpace Solutions for Control. Paderborn.
• Gosiewski Z., Koszewnik A. 2010, The influence of the piezoelements placement on the active vibration damping of active truss. Archives of Control Sciences, vol. 20, No.l, pp. 77-88.
• Hansen C, Snyder S. 1997', Active Control of Noise and Vibration. Cham-pan & Hall.
• Kelly S. Graham 2007, Advanced Vibration Analysis. CRC Press, Taylor & Francis.
• Koszewnik A., Gosiewski Z. 2011, Frequency Domain Identification of the Active 3D Mechanical Structure for the Vibration Control System. Paper registered for MSM.
• Ogata K. 2002, Modern Control Engineering. 4th ed., Prentice-Hall.
• Pietrzakowski M. 2004, Active damping of transverse vibration using distributed piezoelectric elements. Mechanika.
• Pietrzko S.J., Mao Q. 2009, Reduction of structural sound radiation and vibration using shunt piezoelectric materials. Solid State Phenomena, 147-149.
• Premount A. 2002, Vibration Control of Active Structures. An Introduction. 2nd ed., Kluwer Academic Publisher.
• Szolc T, Pochanke A. 2010, Transient and steady-state coupled electromechanical vibration analysis of the micro-drive system. XXIV Symposium Vibrations in Physical Systems, Poznań - Bedlewo.
• Tewari A. 2005, Modern Control Design with Matlab and Simulink. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey.
• The Math Works Inc. 2010, Control System Toolbox.