Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nonsmooth optimization control based on a sandwich model with hysteresis for piezo-positioning systems

Yang Sen, Tan Yonghong, Dong Ruili, Tan Qingyuan

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2023

|

Vol. 33, no. 3

449--461

EN

A nonsmooth optimization control (NOC) based on a sandwich model with hysteresis is proposed to control a micropositioning system (MPS) with a piezoelectric actuator (PEA). In this control scheme, the hysteresis phenomenon inherent in the PEA is described by a Duhem submodel embedded between two linear dynamic submodels that describe the behavior of the drive amplifier and the flexible hinge with load, respectively, thus constituting a sandwich model with hysteresis. Based on this model, a nonsmooth predictor for sandwich systems with hysteresis is constructed. To avoid the complicated online search for the optimal value of the generalized gradient at a nonsmooth point, the method of the so-called weighted estimation of generalized gradient is proposed. In order to compensate for the model error caused by model uncertainty, a model error compensator (MEC) is integrated into the online optimization control strategy. Afterwards, the stability of the control system is analyzed based on Lyapunov’s theory. Finally, the proposed NOC-MEC method is verified on an MPS with a PEA, and the corresponding experimental results are presented.

2

Accuracy in force estimation applied on a piezoelectric fine positioning system for machine tools

Uhlmann Eckart, Polte Mitchel, Triebel Florian, Overbeck Rasmus, Thom Simon

Journal of Machine Engineering

|

2021

|

Vol. 21, No. 2

24--34

EN

In order to improve the accuracy of machine tools, the use of additional active modules meeting the requirements of the “Plug & Produce” approach is focused. In this context one approach is the installation of a high precision positioning table for online compensation of machine tool deflections. For the model-based determination of the deflection, the knowledge of the effecting process force is crucial. This article examines the use of displacement sensors for force estimation in a piezoelectric system. The method is implemented on a high precision positioning table applicable in milling machine tools. In order to compensate nonlinear effects of piezoelectric actuators, a hysteresis operator is implemented. Experimental investigations are carried out to quantify the influence of preload stiffness, preload force and workpiece weight. Finally, a resolution d ≤ 78 N could be achieved and further improvements to meet the requirements for online compensation of machine tool deflection are discussed.

3

Size-dependent deflection of cross-ply composite laminated plate induced by piezoelectric actuators based on a re-modified couple stress theory

Wang H., Zheng S., Li Z.

Archives of Mechanics

|

2019

|

Vol. 71, nr 3

177--205

EN

A size-dependent model for cross-ply composite laminated plate bonded with PZT actuators is developed by using re-modified couple stress theory (RMCST), which only uses two material length scale parameters to describe the size-dependent effect. An equivalent bending moment model and a refined model are developed by using two different ways. The analytical solution of equivalent bending moment model for simply supported composite laminated plate is obtained. The equilibrium equation of motion and corresponding boundary constraints of the refined model are established from the potential energy principle. The Ritz approximate solution of transverse deflection of the refined model indicates that the size-effect cannot be ignored in micro-scale. Numerical examples are given to account for the effect of material length scale parameters and dimensions of piezoelectric actuators on the defection of composite laminated plate.

4

Open loop control of piezoelectric tube transducer

Stefanski F., Minorowicz B.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2018

|

Vol. 38

23--28

EN

This paper is focused on the open loop control of a piezoelectric tube actuator, hindered by a strong hysteresis. The actuator was distinguished with 22 % hysteresis, which hinders the positioning of piezoelectric actuator. One of the possible ways to solve this problem is application of an accurate analytical inversed model of the hysteresis in the control loop. In this paper generalized Prandtl-Ishlinskii model was used for both modeling and open loop control of the piezoelectric actuator. Achieved modeling error does not exceed max. 2.34 % of the whole range of tube deflection. Finally, the inverse hysteresis model was applied to the control line of the tube. For the same input signal (damped sine 0.2 Hz) as for the model estimation the positioning error was max. 4.6 % of the tube deflection. Additionally, for a verification reason three different complex harmonic functions were applied. For the verification functions, still a good positioning was obtained with positioning error of max. 4.56 %, 6.75 % and 5.6% of the tube deflection.

5

Wybrane wyniki badań prototypu wielokomórkowego silnika piezoelektrycznego

Ryndzionek R., Michna M., Rouchon J. F., Ronkowski M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2015

|

Nr 4 (108)

143--148

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań prototypu nowego wielokomórkowego silnika piezoelektrycznego (WSP). Badany silnik jest przeznaczony do zastosowania w układzie sterowania położeniem fotela w pojazdach samochodowych. Koncepcja struktury elektromechanicznej rozważanego WSP bazuje na trzech rezonansowych aktuatorach piezoelektrycznych o modulowanym ruchu obrotowym. Struktura elektromechaniczna każdego z trzech aktuatorów stanowi niezależną "pojedynczą komórkę" (pojedynczy moduł). Przyjęta struktura WSP zapewnia odpowiednie wartości zarówno momentu obrotowego, jak i prędkości obrotowej, wymaganych w układzie sterowania położeniem fotela. Ponadto, zastosowanie WSP umożliwia zbudowanie zintegrowanej struktury, zwiększonej wydajności oraz bezgłośnej pracy w układzie przeniesienia napędu, także obniżenia kosztów produkcji całego układu, a w ogólności obniżenia poziomu zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Przedstawione wyniki badań, przeprowadzone metodą analityczną i doświadczalną, obejmują charakterystyki mechaniczne prototypu WSP.

EN

In this paper chosen analysis results of the prototype multicell piezoelectric motor (MPM) have been presented. The prototype MPM is dedicated for control the car seat position. A concept of the electromechanical structure of the considered prototype is based on the three rotating-mode actuators. The electromechanical structure of each actuator has been considered as an independent one – referred to as a "single cell" (single module). The assumed MPM structure generates adequate values of the rotating torque and speed that is required in the control of the car seat position system. Moreover, the application of the MPM enables to built an integrated structure, increased efficiency and low noise performance in the power train system, also a low cost manufacturing of the whole system, and in general a lower pollution of the environment. The research results, carried out using analytical and experimental methods, covered the mechanical characteristics of the prototype MPM.

6

Koncepcja, realizacja i analiza nowego typu silnika piezoelektrycznego o strukturze wielokomórkowej

Ryndzionek R., Rouchon J.-F., Ronkowski M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2013

|

Nr 4(100), cz. 2

77--82

PL

Dotychczasowe wyniki badań w obszarze aktuatorów piezoelektrycznych, wskazują ich potencjalnie duże możliwości w przyszłych zastosowaniach specjalnych. W artykule przedstawiono proces projektowania nowego typu silnika piezoelektrycznego. Opisane zostały wybrane topologie maszyn piezoelektrycznych. Przedstawiono wady i zalety silnika ultrasonicznego z falą biegnącą oraz silnika o ruchu obrotowym. W ramach realizacji projektu została dokonana synteza wyżej wymienionych silników. W kolejnych rozdziałach zaprezentowano etapy modelowania i realizacji prototypu wielokomórkowego silnika piezoelektrycznego. Przedstawione i skomentowane zostały wyniki pomiarów częstotliwości rezonansowych oraz drgań prezentowanej maszyny. Wyniki badań są kontynuacją prac nad aktuatorami piezoelektrycznymi prowadzonymi na Wydz. Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej.

EN

This paper describes a new type of piezoelectric motor. The results, obtained In the field of piezoelectric motors, have pointed out that these motors have potentially high possibilities in the future special applications. The research work presents the design, simulations and characteristics of the piezoelectric motor with three rotation-mode actuators. The motor is characterized by a high power, high speed and torque. The purpose of those efforts was to develop a new actuator dedicated for the embedded applications. In the paper, the main topologies of piezoelectric motors have been discussed, the motor’s main characteristics was described and conclusions have been presented.

7

Piezoelectric valve for controlled pneumatic shock absorber

Wiszowaty R., Biczyk J.

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2013

|

nr 4

43--47

EN

The work presents the idea of a valve equipped with an amplified piezoelectric actuator (APA® - Cedrat Technologies), designed for the use in an adaptive pneumatic shock absorber, which is considered as a landing gear of a small aircraft or unmanned aerial system. The idea of adaptation to impact conditions is based on the controlling the fluid flow between two chambers of the absorber. In the considered method flow intensity through the valve determines the absorber reaction. Utilization of the piezoelectric active element (APA) allows for fast acting of the system. A prototype of the valve and the absorber were created. The tests of the mass flow rate were performed.

8

Symulacyjne badanie skutków degradacji połączenia piezoaktuatora z belką

Hoffman G, Nowak R., Pietrzakowski M

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2012

|

Vol. 3, nr 1

19--28

PL

Efektywność współpracy piezoelektrycznego aktuatora z układem głównym zależy między innymi od jakości połączenia. Dlatego też degradacja warstwy łączącej jest ważnym aspektem badawczym. W niniejszej pracy przedmiotem badań jest belka swobodnie podparta z przyklejonym na jej powierzchni piezoelektrycznym aktuatorem, którego działanie wywołuje zginanie belki. Uszkodzenie zamodelowano jako zmianę sztywności ścinania warstwy kleju w ustalonym, zdegradowanym obszarze wzdłuż brzegu aktuatora. W celu weryfikacji modeli MES (opracowanych w dwóch programach ABAQUS i ANSYS) porównano wyniki symulacji z wynikami uzyskanymi metodą analityczną. Skupiono się na porównaniu rozkładów naprężeń stycznych w warstwie kleju w części uszkodzonej i nieuszkodzonej, ugięć belki oraz charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych w przypadku różnych sztywności warstwy. Uzyskana dostateczna zgodność wyników uzasadnia poprawność zastosowanych modeli MES.

EN

Efficiency of a piezoelectric actuator-beam interaction depends on the coupling quality. That is why glue layer degradation is one of the important research problems. Consideration of a simply supported beam with a surface mounted piezoelectric patch, which operates in bending mode, has been presented in this article. The glue degradation has been modeled as a modification of shear stiffness within the assumed area along the actuator edge. Verification of the FEM models (built using two programs ANSYS and ABAQUS) was performed comparing results with those obtained applying the analytical method. The comparison is focused on the results such as shear stresses distributions within the damaged and undamaged glue layer, beam deflections and amplitude-frequency characteristics calculated for different shear stiffness values. The results are in quite good agreement and prove correctness of the applied FEM models.

9

Application of a fuzzy PI controller in regulation of active piezoelectric composite structure

Jarzyna W., Augustyniak M., Wójcik A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10a

298-301

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tłumienia drgań rezonansowych belki z wbudowanym aktuatorem piezoelektrycznym typu MFC. Podczas badań zastosowano liniowy i nieliniowy algorytm rozmyty PI. Prace zrealizowano w oparciu o badania laboratoryjne wspomagane obliczeniami i symulacjami w programie Matlab. Eksperymentami zarządzał układ �ĘP zbudowany w oparciu o platformę 64 bitowego procesora DSP typu TMS320C6455. (Zastosowanie sterowania rozmytego PI do regulacji piezoelektrycznej struktury kompozytowej).

EN

The paper presents results of damping resonant vibrations of a beam with the embedded macro fibre composite (MFC) piezoelectric element. Fuzzy PI linear and nonlinear algorithms were applied during the tests. The initial laboratory tests were aided by calculations and simulations performed using the Matlab software. All the experiments were managed by the DSP system built based on the 64bit TMS320C6455 board controller.

10

Sterowanie optymalne inteligentną kratownicą

Grzybek D.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 10

62-67

PL

W wielu obszarach przemysłu poszukuje się rozwiązań konstrukcyjnych, które charakteryzują się wysokim współczynnikiem tłumienia drgań oraz mają małą masę. Są to wymagania przeciwstawne, gdyż zwykle lekkie konstrukcje charakteryzują się niskim współczynnikiem tłumienia drgań. Konstrukcją, która może spełniać te przeciwstawne oczekiwania jest kratownica, w której jeden lub więcej prętów zostaje zastąpionych przez odpowiednio skonstruowane elementy zawierające aktuator piezoelektryczny. Zastosowanie takich elementów, nazywanych dalej aktywnymi prętami, pozwala na generowanie sił sterujących, które działają w wybranych węzłach na konstrukcję kratową. Kratownica staje się więc obiektem sterowania. Oczekiwanym efektem sterowania jest niwelowanie wpływu zewnętrznych oddziaływań (np. wiatru) na przebieg przemieszczeń i prędkości węzłów kratownicy. Realizacja praktyczna układu sterowania taką kratownicą jest zadaniem trudnym, gdyż wymaga bardzo wysokiej precyzji wykonania aktywnych prętów, co związane jest ze specyfiką generowania siły przez materiał piezoelektryczny. Piezoelektryk generuje siłę, jeśli zostanie wyeliminowana możliwość zwiększenia jego wymiarów. Trudnym zadaniem jest projekt algorytmu sterowania, przede wszystkim ze względu na to, że kratownica z aktywnymi prętami jest obiektem sterowania z wieloma wejściami i wyjściami. W różnych ośrodkach naukowych prowadzone są badania zarówno prototypów konstrukcji aktywnych prętów, jak i algorytmów sterowania. W obszarze badań algorytmów sterowania można wyróżnić układy, w których prawo sterowania generowane jest na podstawie minimalizacji wskaźnika jakości. W tym obszarze zawiera się treść artykułu, w którym przedstawiono wyniki badań symulacyjnych układu sterowania przykładową kratownicą, z zastosowaniem optymalnego algorytmu LQR oraz pełnego obserwatora stanu Luenbergera. Zasadniczym celem artykułu jest przedstawienie możliwości sterowania kratownicą z wykorzystaniem aktuatorów piezoelektrycznych. Zwrócono uwagę na związek między lokalizacją aktywnych prętów a uzyskiwanymi wynikami sterowania. Na podstawie przeprowadzonej analizy wyników symulacji stwierdzono, że wprowadzenie aktywnych prętów do struktury kratownicy oraz zastosowanie układu sterowania z algorytmem LQR i obserwatorem stanu może w istotny sposób wpłynąć na zwiększenie zdolności tłumienia drgań przez taką konstrukcję, bez konieczności zwiększania masy.

EN

The structures, which have a high coefficient of the vibration damping and have simultaneously low mass, are sought after in many areas of industry. These requirements are contrary because the light structures usually have a low coefficient of the vibration damping. A structure, which would fulfill such expectations, is a truss, in which one or more members are replaced by properly built element containing piezoelectric actuator. The application of such elements, called the active members, enables a generation of the control forces which act in selected nods on the truss. Such a truss becomes the control object. The expected effect of control is a counteraction of the external influences(for example by wind) on the courses of displacements and speeds of the truss nods. The practical realization of the control system of such truss is difficult task because in the carrying out of the active members a high precision is required. High precision is connected with a force generation by the piezoelectric material. A project of the control algorithm is also difficult, because the truss with active members is MIMO control object. The researches of the active member prototypes, as well as the control algorithms, are conducted in many scientific centers. The control systems with the generation of the control low on the basis of the quality coefficient minimization are often the object of the researches. This article presents the results of simulation research for the control system of exemplary truss with the use of LQR algorithm and full state observer of Luenberger. A basic purpose of this article is the presentation of the possibility of the truss control with the use of the piezoelectric actuators. In the centre of the attention here is the connection between the localization of active member and the control results. On the basis of the conducted simulation researches there can claim that the introduction of the active members to the truss structure and the application of the control system with LQR algorithm and full state observer of Luenberger would influence on the increase of vibration damping of such structure, without the increasing of the truss mass.

11

Drgania w układach wyposażonych w przetworniki piezoelektryczne

Kołton W., Trawiński T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

117-120

PL

W artykule tym przedstawiono modele matematyczne aktuatorów piezoelektrycznych w zastosowaniu do zadań mikropozycjonowania. Pierwszy opisujący zachowanie się samego aktuatora, bez uwzględnienia jego mocowania [5, 7, 10], natomiast drugi uwzględniający parametry mechaniczne mocowania aktuatora. Obydwa modele zaimplementowano w środowisku MATLAB i przeprowadzono ich symulacje, których wyniki porównano z wynikami uzyskanymi drogą pomiarową. Modele sformułowano dla rzeczywistych aktuatorów piezoelektrycznych o wymiarach 2 x 3 x 0,5 mm, w których zastosowano materiał PZT26 firmy Ferroperm.

EN

In this paper are presented two mathematical models of piezoelectric actuators. The first describes the behavior of the actuator, without considering its attachment [5,7,10], and the second takes into account the mechanical parameters of the actuator mounting. Both models are implemented in MATLAB and carried out their simulations, the results were compared with those obtained by measurement. Under research mathematical models were formulated for real piezoelectric actuators with dimensions 2 x 3 x 0,5 mm, using the material's Ferroperm PZT26. In addition, the article presents a high-voltage amplifier, used to control the piezoelectric actuator of the test.

12

Aktywna podpora magnetoreologiczna jako element redukcji drgań przenoszonych z podłoża na konstrukcję wielkogabarytową

Bajkowski J., Jasiński M., Mączak J., Radkowski S., Zalewski R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2011

|

z. 4/85

5--12

PL

W celu badania zachowania się konstrukcji pod wpływem wymuszeń dynamicznych zaprojektowano i wykonano aktywną podporę konstrukcji wielkogabarytowej, składającą się z dwóch elementów. Pierwszy z nich – generator piezoelektryczny, umożliwia generację drgań przenoszonych na konstrukcję od podłoża. W celu minimalizacja drgań przenoszonych przez podłoże na konstrukcje zastosowano drugi element aktywnej podpory – zespół tłumików magnetoreologicznych. Aktywna podpora umożliwia symulację drgań przenoszonych od podłoża z wykorzystaniem stosu piezoelektrycznego, oraz aktywnego tłumienia drgań poprzez tłumiki magnetoreologiczne, wszystko sterowane w pętli sprężenia zwrotnego. Sygnałami sterującymi pętlą sprzężenia zwrotnego są wielkość odkształcenia i poziom drgań w wybranym węźle konstrukcji.

EN

The active support of a large-scale structure, made up of two elements was designed and manufactured. The first of them - piezoelectric actuator, enables the simulations of vibrations transferred from the ground to the structure. In order to minimize vibrations transmitted through the ground to the construction, the second element of the active support - a system based on magnetorheological dampers was used. The active support enables the simulations of vibrations from the ground using a piezoelectric stack controlled in a reverse feedback loop. Control signals of the feedback loop are: the volume of deformation and vibrations in the selected structures node.

13

Krzemowa mikropompka gazowa z napędem piezoelektrycznym

Kowalski P., Latecki P., Gniazdowski Z., Milczarek W., Skwara K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 6

80-82

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję mikropompki gazowej, opartej na dynamicznych zaworach biernych typu nozzle. Napęd pompki stanowi element piezoelektryczny. W artykule przedstawiono charakterystki pompki: szybkość pompowania, maksymalne ciśnienie wsteczne oraz maksymalne podciśnienie na wlocie pompki w funkcji częstotliwości i amplitudy napięcia zasilania. Zbadano także charakterystyki temperaturowe mikropompki.

EN

In this paper the design of gas micropump based on dynamic "nozzle" types valves is presented. The pump is piezoelectrically actuated. The results of measurements such as: pumping rate, back pressure, pressure on the inlet as a function of frequency and amplitude of supply voltage are reported. The temperature of the pump during operation is investigated, too.

14

Modelowanie charakterystyki pracy siłownika piezoelektrycznego zastosowanego do konstrukcji eliminatora drgań

Pajor M., Parus A., Hoffmann M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2009

|

T. 6, nr 37

225-232

PL

Materiały piezoelektryczne mają szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki. Wykorzystywane są m.in. jako odbiorniki dźwięku, mikrofony, transformatory, serwomechanizmy i aktuatory. W artykule zaprezentowano metody modelowania charakterystyki pracy siłownika piezoelektrycznego. W pracy takiego aktuatora występuje zjawisko histerezy. Przedstawiono trzy modele teoretyczne opisujące zjawiska histerezy. Zaproponowano adaptację modelu siły tarcia (model Dahla) do odwzorowania histerezy. Przedstawiono ideę budowy modelu opracowaną przez Preisacha i jej rozszerzenie dla przypadku siłownika piezoelektrycznego. Jako trzeci model zaproponowano funkcję wielomianową opisującą histerezę. Prezentowane modele zostały poddane identyfikacji na podstawie badań doświadczalnych.

EN

Piezoelectric materials have a wide use in many fields of sciences and techniques. They are used as sound receivers, microphones, transformers, serwomachins and actuators. This article presents methods of modelling of piezoelectric actuator characteristics. Piezoelectric elements exhibit hysteresis behavior. Three models describing phenomenon of hysteresis are introduced. To describe the hysteresis a friction model (Dahl model) was used. The model worked out by Preisach is also introduced as well as its application for modelling the piezo actuator. Third model is a polynomial function which is used to describe the hysteresis. Models were identified on the basis of experimental data.

15

Robust impedance control of a piezoelectric stage under thermal and external load disturbances

Zareinejad M., Rezaei S. M., Ghidary S. S., Abdullah A., Motamedi M.

Control and Cybernetics

|

2009

|

Vol. 38, no 3

635-648

EN

Piezoelectric actuators are widely used in micromanipulation tasks such as atomic force microscopy and cell manipulation. However, the hysteresis nonlinearity and the creep reduce their fidelity and cause difficulties in the micromanipulation control procedure. Besides, variation of temperature and external loads could change the model parameters identified for the piezo actuator. In this paper, a novel feedforward-feedback controller is proposed. The modified Prandtl-Ishlinskii model is utilized to linearize the actuator hysteresis in feedforward scheme and a sliding mode based impedance control with perturbation estimation is used to cancel out the thermal and external load disturbances in feedback scheme. The efficiency of the proposed controller is verified by experiments.

16

Suppression of self-excited vibration in cutting process using piezoelectric and electromagnetic actuators

Parus A., Pajor M., Hoffmann M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2009

|

Vol. 33, nr 4

35-50

EN

This paper describes the reduction of self-excited vibrations with controlled eliminators containing a piezoelectric actuator and an electromagnetic system. The results of numerical simulations and experimental investigations confirm the effectiveness of the eliminators. The simulations were conducted with a Matlab - Simulink system. The experimental verification was conducted at a workstation simulating the cutting process, and also on an NC machine tool.

PL

W artykule przedstawiono sterowane eliminatory do tłumienia drgań samowzbudnych podczas frezowania. W konstrukcji eliminatorów zastosowano aktuator piezoelektryczny oraz układ elektromagnesów. Omówiono wyniki symulacji numerycznych oraz badań doświadczalnych, które potwierdzają skuteczność działania eliminatorów. Badania symulacyjne wykonano w systemie Matlab-Simulink. Weryfikację doświadczalną prowadzono na stanowisku symulującym proces skrawania, a także podczas badań pracą na obrabiarce numerycznej.

17

Stateczność kolumny przegubowej z aktuatorami piezoelektrycznymi

Przybylski J., Gąsiorski G., Sokół K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 5, nr 36

249-256

PL

W pracy zbadano wpływ siły piezoelektrycznej generowanej przez dwa aktywatory na obciążenie krytyczne kolumny z przegubem wzmocnionym sprężyną rotacyjną. Rozpatruje się różne warunki podparcia kolumny ograniczające przemieszczenia osiowe jej końców. Na podstawie zasady wariacyjnej w odniesieniu do funkcjonału energii potencjalnej przy uwzględnieniu równań konstytutywnych materiału piezoelektrycznego wyprowadza się równanie opisujące związek między siłą generowaną przez aktywatory a siłą osiową rozcigając kolumn. Badania numeryczne dotyczą wpływu położenia piezosegmentu i przegubu oraz relacji sztywności na ściskanie piezoaktuatorów do sztywności kolumny na jej obciążenie krytyczne, a następnie także wpływu naprężenia residualnego na stateczność układu.

EN

The problem of buckling of continuous slender columns is one of the main subjects of the structural mechanics. In many engineering applications a column can be treated as a system of articulated segments with joints strengthen by rotational springs. The purpose of this work is to examine the influence of the piezoelectric force induced by two colocally bonded actuators on the buckling load of an internally hinged column with a rotational spring. Different ways of supporting of the column with axially restrained ends are considered. The stress stiffening equation leading to establishing the relation between the piezoelectric force and the axial force stretching the column was derived by using the variational principle. Numerical investigations concern the influence of the location of piezoceramics and the hinge as well as the relation between the axial stiffness of the piezo to that of the column on the critical buckling load. it is shown also that the stress stiffening can be used to counteract the effect of a compressive force leading to the instability of the column.

18

Drgania układu belka - dyskretnie zamocowany pręt piezoelektryczny

Przybylski J., Sokół K., Gąsiorski G.

Modelowanie Inżynierskie

|

2007

|

T. 2, nr 33

133-138

PL

Celem pracy jest zbadanie drgań własnych i stateczności dywergencyjnej układu geometrycznie nieliniowego złożonego z belki wspornikowej z przegubem walcowym wzmocnionym sprężyną rotacyjną oraz elementu piezoceramicznego o sztywności na zginanie porównywalnej ze sztywnością belki. Badania dotyczą wpływu położenia przegubu, sztywności sprężyny rotacyjnej oraz siły sprężającej układ generowanej przez piezoceramik na częstości i postacie drgań układu oraz jego siły krytyczne.

EN

The purpose of this paper is to study the free vibration and divergence instability of a geometrically non-linear system composed of the cantilever rod with a cylindrical hinge reinforced by a rotational spring and the piezoceramic rod with the bending stiffness comparable with the stiffness of the core rod. The influence of the hinge localisation, rotational spring stiffness and prestress generated by the piezoceramic on the natural vibration frequency, modes and the critical loads has been investigated and analysed.

19

Effect of plate vibration control by the use of piezoelectric actuators on its sound radiation attenuation

Leniowska L.

Vibrations in Physical Systems

|

2006

|

Vol. 22

215--221

20

Near-critical dynamics of a rigid rotor supported on semi-active journal bearings with piezoelectric actuators

Przybyłowicz P. M.

Tribologia

|

2004

|

nr 4

97-106

EN

The paper presents the problem of stability of an asymmetric journal bearing system enhanced with piezoelectric elements is considered. Journal bearings are known to exhibit dynamic loss of stability in the form of flutter-type vibration while exceeding the critical rotation speed. Piezoelectric actuators pushed in between the bearing housing and shell affect the size of the bearing gap, which directly influences the critical rotation speed and the moment when the system losses its stability. In the paper, the critical rotation speed is found from equations of motion linearized around the non-trivial equilibrium position. Its magnitude is then studied with respect to the applied gain in the control system. In a further part of the paper a non-linear problem of near-critical vibration is examined on the grounds of bifurcation analysis. Ther attention is focused on sensitivity of limit cycles to the proposed control strategy in terms of orbital stability. A considerable effect of the gain factor on Floquet's exponents versus asymmetry of the applied load is confirmed.

PL

W pracy przedstawiono problem stateczności asymetrycznego sztywnego wirnika podpartego w łożyskach ślizgowych zawierających elementy piezoelektryczne. Wirujące wały łożyskowane ślizgowo wykazują efekt dynamicznej utraty stateczności w postaci pojawienia się samowzbudnych drgań flatterowych przy przekraczaniu krytycznej prędkości obrotowej. Piezoelektryczny aktuator wciśnięty pomiędzy panew a obudowę łożyska pozwala sterować wielkością szczeliny smarnej. To z kolei wpływa na wartość krytycznej prędkości wirowania i moment pojawienia się samowzbudzenia. W prezentowanej pracy wyznaczono krytyczną prędkość wirowania na podstawie równań ruchu zlinearyzowanych wokół położenia równowagi oraz określono jej zależność od stałej sprzężenia zwrotnego w zaproponowanym układzie sterowania. W dalszej części zajęto się nieliniowym problemem drgań okołokrytycznych na podstawie analizy bifurkacyjnej. Uwagę skoncentrowano na wrażliwości cyklu granicznego na wartość wzmocnienia w układzie sterowania w sensie stateczności orbitalnej. Stwierdzono znaczny wpływ tej wielkości na wykładnik Floqueta w zależności od asymetrii przykładanego obciążenia.