Active vibration control of smart composite beams using PSO-optimized self-tuning fuzzy logic controller

• Autorzy: Zorić N. , Simonović . , Mitrović Z. , Stupar S.

Warianty tytułu

PL

Aktywna redukcja drgań „inteligentnych” belek kompozytowych za pomocą samostrojącego sterownika z logiką rozmytą i zoptymalizowanego metodą PSO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the optimized fuzzy logic controller (FLC) with on-line tuning of scaling factors for vibration control of thin-walled composite beams. In order to improve the performances and robustness properties of FLC, the proposed method adjusts the input scaling factors via peak observer. The membership functions of the proposed FLC are optimized using the particle swarm optimization (PSO) algorithm. The composite beam is modeled by the third-order shear deformation theory (TSDT) and discretized by using the finite element method. Several numerical examples are provided for the cantilever composite beam under a periodic excitation and periodic excitation with an unexpected disturbance. In order to present the efficiency of the proposed controller, the obtained results are compared with the corresponding results in the cases of the optimized FLCs with constant scaling factors and LQR optimal control strategy.

PL

W pracy zaprezentowano zoptymalizowany sterownik z logiką rozmytą (FLC) o bieżąco dostrajanych współczynnikach skalowania zastosowany do redukcji drgań cienkościennych belek kompozytowych. Dla poprawy efektywności i stabilności pracy sterownika zaproponowano dostrajanie współczynników skalowania na wejściu poprzez śledzenie wartości szczytowej sygnału. Funkcje przynależności sterownika FLC zoptymalizowano algorytmem roju cząstek (PSO). Rozważaną belkę kompozytową opisano modelem teorii odkształceń postaciowych trzeciego rzędu (TSDT) i zdyskretyzowano metodą elementów skończonych. Przedstawiono kilka przykładów belki wspornikowej poddanej wymuszeniu okresowemu z nieoczekiwanym zakłóceniem tego wymuszenia. W celu zeprezentowania efektywności analizowanego sterownika uzyskane wyniki porównano z istniejącymi rezultatami odpowiadającymi sterownikom FLC o stałych współczynnikach skalowania i zoptymalizowanej strategii sterowania wykorzystującej regulator liniowo-kwadratowy (LQR).

Słowa kluczowe

EN

optimal vibration control; fuzzy logic control; smart beams

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 51 nr 2
• Strony: 275--286
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zorić N.

• University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering, Serbia

autor

Simonović .

• University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering, Serbia

autor

Mitrović Z.

• University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering, Serbia

autor

Stupar S.

• University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering, Serbia

Bibliografia

• 1. Gabbert U., 2002, Research activities in smart materials and structures and expectations to future developments, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 40, 3, 549-574
• 2. Gabbert U., Nestorović-Trajkov T., K¨oppe H., 2005, Controller design and implementation for active vibration suppression of a piezoelectric smart shell structure, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 43, 3, 487-500
• 3. Heyliger N.D., Reddy N., 1985, A higher order beam finite elements for bending and vibration problem, Journal of Sound and Vibration, 126, 309-326
• 4. Kaipura S., Yasin M.Y., 2010, Active vibration suppression of multilayered plates integrated with piezoelectric fiber reinforced composites using an efficient finite element model, Journal of Sound and Vibration, 329, 3247-3265
• 5. Kennedy J., Everhart R.C., 1995, Particle swarm optimization, Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks, 4, 1942-1948
• 6. Kumar R.K., Narayanan S., 2008, Active vibration control of beams with optimal placement of sensor/actuator pairs, Smart Materials and Structures, 17
• 7. Marinaki M., Marinakis M., Stavroulakis G.E., 2010, Fuzzy control optimized by PSO for vibration suppression of beams, Control Engineering Practice, 18, 618-629
• 8. Qiao W.Z., Mizumoto M., 1996, PID tupe fuzzy controller and parameters adaptive method, Fuzzy Sets and Systems, 78, 1, 23-35
• 9. Roy T., Chakraborty D., 2009, Optimal vibration control of smart fiber reinforced composite shell structures using improved genetic algorithm, Journal of Sound and Vibration, 319, 15-40
• 10. Sharma M., Singh S.P., Sachdeva B.L., 2007, Modal control of a plate using a fuzzy logic controller, Smart Materials and Structures, 16, 1331-1341
• 11. Wei J., Qiu Z., Han J., Wang Y., 2010, Experimental comparison research on active vibration control for flexible piezoelectric manipulator using fuzzy controller, Journal of Intelligent and Robotic Systems, 59, 31-56
• 12. Wilson C.M.D., 2005, Fuzzy Control of Magnetorheological Dampers for Vibration Reduction of Seismically Excited Structures, Ph.D.Thesis, Florida State University, Tallahassee
• 13. Zadeh L.A., 1965, Fuzzy sets, Information and Control, 8, 338-353
• 14. Zorić N., Simonović A., Mitrović Z., Stupar S., 2012, Multi-objective fuzzy optimization of sizing and location of piezoelectric actuators and sensors, FME Transactions, 40, 1-9