Dobór parametrów wzbudnika piezoelektrycznego ze względu na żądane własności dynamiczne projektowanego układu mechatronicznego

• Autorzy: Buchacz A. , Płaczek B.

Warianty tytułu

EN

Selection of parameters of piezoelectric actuator in order to design a mechatronic system with desired dynamic properities

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono proces wyznaczenia charakterystyki dynamicznej drgającego układu mechatronicznego oraz analizę wpływu na nią parametrów stosowanego wzbudnika .Szukaną charakterystyką opisano zależność amplitudy drgań swobodnego końca belki wspornikowej od parametrów napięcia elektrycznego, doprowadzonego do zacisków wzbudnika piezoelektrycznego. Określono możliwości sterowania własnościami dynamicznymi układu poprzez dobór jego parametrów. Rozpatrywanym układem jest belka wspornikowa z naklejonym na jej powierzchni wzbudnikiem piezoelektrycznym zasilanym z zewnętrznego źródła napięcia prądu elektrycznego. Układ modelowany jest jako jednowymiarowy, drgający giętnie układ mechatroniczny, którego analizę przeprowadzono, stosując przybliżoną metodę Galerkina.

EN

The paper presents a process of mechatronic system's dynamic characteristic determining and analysis of influence of a piezoelectric actuator's parameters on the obtained results. The considered system is a flexural vibrating cantilever beam with piezoelectric actuator glued to the beam's surface and supplied by an external voltage source. The considered system was described by developed mathematical model and approximate Galerkin method was used to analyze it. The characteristic that describes relation between amplitude of the system's vibration and electric voltage applied to the piezoelectric actuator was calculated. An eccentric tension of a glue layer between the actuator and beam's surface was considered and mechatronic system was modelled as a combined beam.

Słowa kluczowe

PL

układ mechatroniczny; przetwornik piezoelektryczny; metoda Galerkina

EN

mechatronic system; piezoelectric transducer; Galerkin method

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 13, nr 44
• Strony: 37--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Buchacz A.

autor

Płaczek B.

• Instytut Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania,Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• 1. Buchacz A., Płaczek M.: The discrete - continuous model of the one - dimension vibrating  mechatronic system.  In:  PAMM  - Proc. Appl. Math. Mech. 9,  2009,  Iss. 1, p. 395 - 396. 
• 2. Buchacz A., Płaczek M.: The vibrating mechatronic system modeled as the combined  beam. In:  Dynamics, Proc . of International Scientific and Technical Conference  Reliability and Durability of Mechanical and Biomechanical Systems and Elements of  their Constructions, Sevastopol, 2009, p. 210 - 211. 
• 3. Buchacz A., Płaczek M.: Damping of mechanical vibrations using piezoelements,  including influence of connection layer’s properties on the dynamic characteristic . “Solid  State Phenomena ” 2009,  Vols. 147 - 149 ,  Trans . Tech . Publications, p. 869 - 875 ( online at:  http://www.scientific.net). 
• 4. Buchacz A., Płaczek M.:  Development of mathematical model of a mechatronic system . “ Solid State Phenomena ” 2010,  Vol. 164 ,  Trans . Tech . Publications,  p. 319 - 322 ( online  at: http://www.scientific.net). 
• 5. Buchacz A., Płaczek M.: The approximate Galerkin’s method in the vibrating mechatronic  system’s investigation . In:  Proc .  of  the 14th Intern. Conf.  Modern Technologies, Quality  and Innovation ModTech . Slanic Moldova 201 0, p. 147 - 150 . 
• 6. Buchacz A., Płaczek M.: Comparison of exact and approximate methods in analysis of  one - dimensional mechanical systems . In:  Proc .  of the Intern .  Scientific and Engineering  Conference Machine - Building and Technosphere on the Border of the XXI Century .  Donetsk  - Sevastopol 2011,  t . 4, p. 42 - 46. 
• 7. Moheimani S.O.R., Fleming A.J.: Piezoelectric transducers for vibration control and  damping . London:  Springer, 2006. 
• 8. Osiński Z. (red.): Tłumienie drgań. Warszawa: Wyd. Nauk .  PWN, 1997.  
• 9. Pietrzakowski  M.: Wpływ właściwości połączenia elementów piezoelektrycznych  na skuteczność aktywnego tłumienia drgań . W:  Metody  aktywne  redukcji  drgań  i  hałasu .  Krynica - Kraków 2001,  s.  233 - 240. 
• 10. Pietrzakowski M.: Active damping of beams by piezoelectric system: effects of bonding  layer properties. Intern .  Journal of Solids and Structures 2001,  38,  p.  7885 - 7897. 
• 11. Preumont A.: Mechatronics:  dynamics of electromechanical and piezoelectric systems.  Springer, 2006. 
• 12. Seeley Ch., Delgado E., Bellamay D., Kunzmann J.: Miniature piezo composite bimorph  actuator for elevated temperature operation. In:  Proc. of IMECE 2007, ASME 2007  International Mechanical Engineering Congress & Exposition, 2007, Seattle, Washington,  p. 405  – 415.  
• 13. Tylikowski A., Przybyłowicz P.M.: Nieklasyczne materiały piezoelektryczne  w stabilizacji i tłumieniu drgań. Warszawa:  Inst .  Podstaw Budowy Maszyn, 2004. 
• 14. Wu S.:  Piezoelectric shunt vibration damping of F - 15 panel under high acoustic  excitation . In:  SPIE Proc .  Vol. 3989, Paper No. 3989 - 27, 7th International Symposium on  Smart Structures and Materials, Newport Beach, CA, 2000. 
• 15. Yoshikawa S., Bogue A., Degon B.: Commercial application of passive and active  piezoelectric vibration control,  applications of ferroelectrics. In: Proc. of the Eleventh  IEEE International Symposium on  Applications of Ferroelectrics, Montreux 1998,  p. 293 - 294. 
• 16. http://www.smart - material.com/index.html (access 20th March 2011).