كنترل فعال ارتعاشات يك تير هوشمند دوار با استفاده از وصله‌هاي پيزوالكتريك

Active Vibration Control of a Rotary Smart Beam Using Piezoelectric Patches

در اين مقاله كنترل فعال ارتعاشات يك تير دوار يك‌سر گيردار هوشمند به كمك وصله‌هاي پيزوالكتريك حسگري و عملگري روي سطوح خارجي آن بررسي شده‌ است. معادلات حركت با استفاده از روش المان محدود و به كمك المان‌هاي 6 و 9 درجه براي قسمت‌هاي فاقد وصله و قسمت‌هاي شامل آن‌ها، گسسته‌سازي شده‌ است. چند نوع مختلف كنترل‌كننده مانند LQR، LQG و پسخورد سرعت براي كنترل فعال نوسانات استفاده شده‌ است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كنترل‌كننده LQR به‌دليل پسخورد همه حالت‌هاي سيستم عملكرد بهتري از نظر زمان نشست دارد. درحالي‌كه كنترل‌كننده پسخورد سرعت فقط به داده‌هاي سنسورهاي پيزوالكتريك نياز داشته و بنابراين به‌كار‌گيري آن مقرون به‌صرفه‌تر و عملي‌تر است. در اين مقاله همچنين اثر تعداد زوج وصله‌هاي پيزوالكتريك روي كنترل ارتعاشات تير با در نظر گرفتن چهار جفت وصله در نقاط مختلف تير مطالعه شده‌ است.

The active vibration control of a smart cantilever rotary beam, using dual sensor and actuator piezoelectric patches stuck on the outer surface of the beam, is studied. Motion equations are discretized by finite element method with 6 and 9 DOF elements for parts without piezoelectric patches and with them, respectively. Several types of controllers such as LQR, LQG and rate feedback controller are employed to actively control vibrations of the beam. Simulation results exhibit a better performance in terms of settling time for the LQR controller due to all states’ feedback; while rate controller is only relying on the sensor patches for feedback which is convenient in terms of cost. Also, the effect of the number of piezoelectric patches is studied.