Application of an memetic algorithm to placement of sensors for active noise-vibration control

• Autorzy: Wrona S. , Pawełczyk M.

Identyfikatory

DOI

http://dx.doi.org/7494/mech.2013.32.3.122

Warianty tytułu

Zastosowanie algorytmu memetycznego do rozmieszczenia czujników w celu aktywnej redukcji drgań i hałasu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For successful active control of a vibrating structure it is essential to appropriately place sensors. One of the most important criteria is to make the system observable, so any control objectives can be achieved. In this paper the observability-oriented placement of sensors is undertaken. First, a theoretical model of a fully clamped plate is presented. Optimization criterion based on maximization of observability of the system is developed. A memetic algorithm is used to find the optimal solution. Obtained results are compared with those obtained by the genetic algorithm.The configuration is also validated experimentally.

PL

W celu skutecznej aktywnej redukcji drgań i hałasu konstrukcji konieczne jest odpowiednie rozmieszczenie czujników. Jednym z najważniejszych kryteriów jest uczynienie obiektu obserwowalnym, aby jakiekolwiek cele sterowania mogły zostać osiągnięte.W pracy podjęte zostało zagadnienie rozmieszczenia czujników w oparciu o analizę obserwowalności. Zaprezentowany został model teoretyczny płyty o brzegach całkowicie utwierdzonych. Wyprowadzone zostało kryterium optymalizacji w oparciu o maksymalizacje miary obserwowalności. Do znalezienia rozwiązania optymalnego zastosowano algorytm memetyczny. Otrzymane wyniki zostały porównane z wynikami uzyskanymi za pomocą algorytmu genetycznego. Wyznaczone rozmieszczenie czujników zostało zweryfikowane eksperymentalnie.

Słowa kluczowe

EN

active control; flexible structures; sensor placement; observability Gramian; genetic algorithm; memetic algorithm

PL

aktywna redukcja drgań; aktywna redukcja hałasu; elastyczne struktury; rozmieszczenie czujników; macierz Grama obserwowalności; algorytm genetyczny; algorytm memetyczny

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 32, no. 3
• Strony: 122--128
• Opis fizyczny: Biliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wrona S.

• Institute of Automatic Control, Silesian University of Technology, Akademicka 16, Gliwice, Poland

autor

Pawełczyk M.

• Institute of Automatic Control, Silesian University of Technology, Akademicka 16, Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Fairman F.W. 1998, Linear Control Theory: The State Space Approach. Wiley, ISBN 0471974897, p. 94.
• 2. Garg P. 2010, A Comparison between Memetic algorithm and Genetic algorithm for the cryptanalysis of Simplified Data Encryption Standard algorithm. International J. of Network Security & Its Applications, vol. 1, No. 1, pp. 34–42.
• 3. Górski P., Kozupa M. 2012, Variable Sound Insulation Structure with MFC Elements. Archives of Acoustics, vol. 37, No. 1, pp. 115–120.
• 4. Hale J.M., Daraji A.H. 2012, Optimal placement of sensors and actuators for active vibration reduction of a flexible structure using a genetic algorithm based on modified H@. J. of Phys.: Conference Series, vol. 382, No. 1, pp. 12036–12041.
• 5. Kozupa M., Wiciak J. 2010, Comparison of passive and active methods for sound radiation reduction from the clamped plate. Mechanics and Control, vol. 29, No. 3, pp. 128–131.
• 6. Kumar K.R., Narayanan S. 2007, The optimal location of piezoelectric actuators and sensors for vibration control of plates, Smart Materials and Structures, vol. 16, No. 6, pp. 2680–2691.
• 7. Leissa A.W. 1969, Vibration of plates. Washington DC, NASA, ISBN 1563962942, p. 41.
• 8. Leleu S., Abou-Kandil H., Bonnassieux Y. 2001, Piezoelectric actuators and sensors location for active control of flexible structures. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 50, No. 6, pp. 1577–1582.
• 9. Leniowska L. 2011, An Adaptive Vibration Control Procedure Based on Symbolic Solution of Diophantine Equatio. Archives of Acoustics, vol. 36, No. 4, pp. 901–912.
• 10. Liu W., Hou Z., Demetriou M.A. 2006, A computational scheme for the optimal sensor/actuator placement of flexible structures using spatial H2 measures. Mechanical systems and signal processing, vol. 20, No. 4, pp. 881–895.
• 11. Mazur K., Pawełczyk M. 2011, Active noise-vibration control using the filtered-reference LMS algorithm with compensation of vibrating plate temperature variation. Archives of Acoustics, vol. 36, No. 1, pp. 65–76.
• 12. Pawełczyk M. 2008, Active noise control–a review of control-related problems. Archives of Acoustics, vol. 33, No. 4, pp. 509–520.
• 13. Rao S. 2007, Vibration of continuous systems. Wiley, ISBN 0471771716, p. 464
• 14. Szemela K., Rdzanek W.P., Rdzanek W.J. 2012, Acoustic Power Radiated by a System of Two Vibrating Circular Membranes Located at the Boundary of Three-Wall Corner Spatial Region. Archives of Acoustics, vol. 37, No. 4, pp. 463–473.
• 15. Wrona S., Pawełczyk M. 2013, Controllability-oriented placement of actuators for active noise-vibration control of rectangular plates using a memetic algorithm. Archives of Acoustics, vol. 38, No. 4, pp. 529–536