Aktuatory piezoelektryczne w inteligentnych kratownicach

• Autorzy: Grzybek D.

Warianty tytułu

EN

Piezoelectric actuators in the smart trusses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy zastosowania aktuatorów piezo-elektrycznych do redukcji drgań kratownic. Kratownice z odpowiednio wbudowanymi aktuatorami piezoelektrycznymi stanowią obiecujący kierunek badań, gdyż pozwalają na uzyskanie wysokiej stateczności struktury przy stosunkowo niskiej wadze. Spełnienie takich wymagań jest szczególnie ważne w przemyśle lotniczym. Podstawowym zagadnieniem w projektowaniu takich kratownic jest rozmieszczenie aktuatorów piezoelektrycznych i czujników przyspieszeń w strukturze kratownicy. W celu wprowadzenia aktuatorów piezoelektrycznych do struktury kratownicy projektuje się specjalne aktywne pręty, których rozmieszczenie wyznacza się np. na podstawie rozkładu energii odkształcenia w poszczególnych prętach kratownicy. Sterowanie aktywnymi prętami realizowane jest przez odpowiednie zmiany napięcia Vp zasilającego aktuatory piezoelektryczne znajdujące się w tych prętach. Układ sterowania powinien zawierać podstawową pętlę regulacji, która obejmuje wszystkie aktuatory, czujniki przyspieszeń oraz komputer/sterownik. Układ sterowania może również zawierać dodatkowe pętle regulacji, obejmujące pojedynczy aktuator oraz czujnik siły.

EN

The trusses with properly incorporated piezoelectric actuators are a promising research area, because such structures enable to obtain high structure stability with low weight. Fulfillment of such requirements is particularly important in the aviation industry. However, designer of such a truss has to solve the problem of the arrangement of the piezoelectric actuators and acceleration sensors in the truss structure. Special active bars are designed in order to introduce piezoelectric actuators to the truss structure. Arrangement of such active bars is determined, for example, on the basis of the strain energy distribution in each truss bars. The control of active bars is realized through the voltage changes which supply the piezoelectric actuators. Control system contains a basic control loop, which includes all actuators, acceleration sensors and computer. The control system can also contain additional control loops, which include a single actuator and force sensor.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja inteligentna; materiały piezoelektryczne; kratownica; drgania; sterowanie

EN

smart structure; piezoelectric materials; truss; vibrations; control

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 15, nr 11
• Strony: 63--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzybek D.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział IMiR, Katedra Automatyzacji Procesów,

Bibliografia

• 1. Abreu G.L.C., Lopes V.: H2 Optimal control for smart truss structure, Procedings of the 9th Brazilian Conference on Dynamics Control and their Applications, Serra Negra 2010, 961-966.
• 2. Bailey W.S, Hubbard J.E.: Distributed Piezoelectric-Polymer Active Vibration Control of a Cantilevel Beam, “Control and Dynamics”, 1985, nr 8, 60-611.
• 3. Bueno D., Marqui C. Santos R., Neto C., Lopes V.: Experimental active vibration control in truss structures considering uncertainties in system parameters, “Mathematical Problems in Engineering”, 2008.
• 4. Carvalhal R., Silva S., Lopes V.: Modal control applications in intelligent truss structures, ABCM Symposium Series in Mechatronics, vol. 1, 2004, 304-310.
• 5. Carvalhal R., Silva S., Lopes V.: Robust control applications for smart truss structure, Conference & Exposition on Structural Dynamics, Brazylia 2005.
• 6. Degertekin S.O.: A comparison of simulated annealing and genetic algorithm for optimum design of nonlinear steel space frames, “Structural and Multidisciplinary Optimizaton” 2007, 347-359.
• 7. Kamada T.: Active vibration control of frame structures with smart structures usisng piezoelectric actuators, “Smart Materials and Structures”, 6/7, 448-456.
• 8. Lewandowski R.: Dynamika konstrukcji budowlanych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2006.
• 9. Preumont A.: On the damping of a piezoelectric truss, Mechanics of the 21 st Century, Springer 2005.
• 10. Preumont A., Dufour J.P., Malekian C.: Active damping by a local force feedback with piezoelectric actuators, “Journal of Guidance, Control and Dynamic”, vol. 15, 1992, 390-395.
• 11. Qiu J., Jiang H., Ji H., Zhu K.: Comparison between four piezoelectric energy harvesting circuits, Front. Mech. Eng. China 2009, vol. 4(2), 153-159.
• 12. Sciocsio F., Gasbarri P., Marianetti C., Toglia Ch.: Control of vibrations of the international space station with piezoelectric actuators, International Astronautical Federation, 2005, IAC-05-IAF-C2.4.08.
• 13. Seung-Bok Ch., Younh-Min H.: Piezoelectric actuators. Control applications of smart materials, CRC Press, 2010.
• 14. Tylikowski A.: Konstrukcje inteligentne, „Mechanika Teoretyczna i Stosowana”, 1997, nr 4.
• 15. Zheng K., Zhang Y., Yang Y., Yan S., Don L., Chen J.: Active Vibration Control of Adaptive Truss Structure Using Fuzzy Neural Network, IEEE 2008, 4872-4875.
• 16. [www.piezomechanik.com] - Piezomechanik GmbH.
• 17. [www.physikinstrumente.com] PI Leader in: Piezo Solutions, Nano-Positioning, Precision Motion Control, NanoAutomation, Piezo Stage, Hexapod, PZT, Piezo Actuator, Transducer: Sub-Nanometer Resolution, Metrology, Photonic Packaging Automation, Piezo Linear Motor, Steering Mirror, Translation Rotation Stage, MicroPositioning, Hexapods, Capacitance Sensor.