압전 센서와 액츄에이터를 이용한 단순지지 평판의 능동 진동제어 - I. 이론

Active Vibration Control of a Simply Supported Plate with Piezoelectric Sensors and Actuators - I. Theory

압전 센서와 액츄에이터를 이용한 단순지지 평판의 진동제어에 관해 이론적 고찰을 하였다. 적절한 센서, 액츄에이터의 운동방정식을 구한 후 평판으 ㅣ운동 방정식과 결합해 능동 진동제어 시스템을 구성하였으며, 외력과 제어력의 복합 영향을 고려한 평판의 진동 진폭 반응을 해석하였다. 본 방법의 효용성을 보이기 위해 집중 응력과 압전구동기에 의한 모멘트의 두가지 외력에 대한 진동반응을 수치해석 하였으며, 그 결과 압전 센서와 액츄에이터로써 구조물의 외력에 대한 진동반응을 효율적으로 감소시킬 수 있었다. 본 연구에서 고찰된 방법은 임의의 외력 조건과 제어 알고리즘에 적용이 가능하다.

Undesired vibratory motion of a simply supported plate is controlled with piezoelectric sensors and actuators. Appropriate dynamic equations of the sensor and actuator are derived and coupled with the dynamic equation of the plate for the construction of an active feedback vibration control system. Analytic solutions are obtained for amplitude response of the plate, reflecting the combined effect of external driving forces and piezoelectric control moments. Numerical examples are presented to illustrate the effectiveness of this approach for two types of external forces, i.e. a concentrated point load and a piezoelectric plate driver. Calculation results show that the sensors and actuators can be efficient tools to mitigate the sensitivity of the structure to external sources of vibration. The method investigated in this work is applicable to arbitrary external loading conditions and control algorithms.