This paper reports active control of clamped beams using acceleration feedback controllers (AF). The equations of motion of clamped beam under force and moment pairs were derived and the equations of AF controllers were formulated. The effect of the parameters - gain and damping ratio - of the AF controllers on the open loop transfer function was investigated mainly in terms of the system stability. Increasing the gain of the AF controller tuned at a mode, the magnitude of the open loop transfer function is increased at all frequencies. The increase of the damping ratio of the AF controller leads to decrease the magnitude of the open loop transfer function and modifies its phase characteristics to be more stable. Three AF controllers connected in parallel were then proposed. Each AF controller is tuned at the $2^{nd}$, $3^{rd}$ and $4^{th}$ modes, respectively. Their parameters were determined to remain the system to be stable based on the results of the parametric study. A significant reduction in vibration at the 3 modes can be obtained.
This paper reports active control of clamped beams using acceleration feedback controllers (AF). The equations of motion of clamped beam under force and moment pairs were derived and the equations of AF controllers were formulated. The effect of the parameters - gain and damping ratio - of the AF controllers on the open loop transfer function was investigated mainly in terms of the system stability. Increasing the gain of the AF controller tuned at a mode, the magnitude of the open loop transfer function is increased at all frequencies. The increase of the damping ratio of the AF controller leads to decrease the magnitude of the open loop transfer function and modifies its phase characteristics to be more stable. Three AF controllers connected in parallel were then proposed. Each AF controller is tuned at the 2nd, 3rd and 4th modes, respectively. Their parameters were determined to remain the system to be stable based on the results of the parametric study. A significant reduction in vibration at the 3 modes can be obtained.
This paper is concerned with the implementation of auto-tuning positive position feedback controller using a digital signal processor and microcontroller. The main advantage of the positive position feedback controller is that it can control a natural mode of interest by tuning the filter frequency of the positive position feedback controller to the natural frequency of the target mode. However, the positive position feedback controller loses its advantage when mistuned. In this paper, the fast fourier transform algorithm is implemented on the microcontroller whereas the positive position feedback controller is implemented on the digital signal processor. After calculating the frequency which affects the vibrations of structure most, the result is transferred to the digital signal processor. The digital signal processor updates the information on the frequency to be controlled so that it can cope with both internal and external changes. The proposed scheme was installed and tested using a beam equipped with piezoceramic sensor and actuator. The experimental results show that the auto-tuning positive position feedback controller proposed in this paper can suppress vibrations even when the target structure undergoes structural change thus validating the approach.
This paper is concerned with the implementation of adaptive positive position feedback controller using a digital signal processor and microcontroller The main advantage of the positive position feedback controller is that it can control a natural mode of interest by tuning the filter frequency of the positive position feedback controller to the natural frequency of the target mode. However, the positive position feedback controller loses its advantage when mistuned. In this paper, the fast fourier transform algorithm is implemented on the microcontroller whereas the positive position feedback controller is implemented on the digital signal processor. After calculating the frequency which affects the vibrations of structure most the result is transferred to the digital signal processor. The digital signal processor updates the information on the frequency to be controlled so that it can cope with both internal and external changes. The proposed scheme was installed and tested using a beam equipped with piezoceramic sensor and actuator. The experimental results show that the adaptive positive position feedback controller proposed in this paper can suppress vibrations even when the target structure undergoes structural change thus validating the approach.
PZT와 같은 압전 재료는 능동 진동 억제 분야에서 널리 사용되고 있지만 단일 PZT의 경우 장착 과정에서의 손상, 전기 누전, 낮은 피로 성능과 같은 문제가 지적되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 LIPCA 작동기는 여러 층의 복합재료와 PZT 층으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 LIPCA 작동기를 끝단 질량이 부착된 알루미늄 외팔보의 진동을 억제하는데 적용하였다. 양변위 되먹임 제어 알고리듬을 사용하였으며, 필터 주파수를 대상 모드의 첫 번째 고유진동수에 맞추었다. 실험적으로 구한 알루미늄 보의 고유 진동수는 유한요소 해석의 결과와 잘 일치하였다. LIPCA 작동기를 능동 진동제어에 적용할 때 효율성을 시간과 주파수 영역에서 확인하고자 하였는데, 실험 결과 PPF제어를 사용한 LIPCA 작동기가 자유 진동의 안정화 시간과 강제 진동의 진폭을 효과적으로 제어할 수 있었다. 사례 연구로 다른 두께를 가지는 보의 강제 진동 제어를 수행하였다.
This paper presents active vibration control scheme of multi-mode forced vibration using piezocetamic sensors and actuators. The control scheme adopted is the Positive Position Feedback (PPF) control. Among various vibration control techniques. PPF control technique makes use of generalized displacement measurements to accomplish the vibration suppression. Two independent controllers are implemented to control the first and the second modes of the beam under external excitation. Experimental results for various damping ratios and feedback gains of the PPF controllers are compared with respect to the contorl efficiency. The results indicate that steady state vibration under wide band excitation can be controlled effectively when multiple sets of PZT sensors and actuators were used with PPF control technique.
This paper is concerned with the active vibration control experiment on cylindrical shell equipped with Macro Fiber Composite(MFC) actuators. The MFC actuators were glued to the cylindrical shell in circumferential directions. To verify the theoretical result, vibration test using impact hammer and accelerometer was carried out. It was found from experiments that theoretical result predicts experimental result to some extent. The positive position feedback controllers were designed and applied to the test article. It was observed that the resonant amplitude of the fundamental mode was reduced by 20dB thus achieving active vibration control. The active vibration control of the response subject to non resonant excitation has been of interest. We developed the combination of the positive position feedback controller which can cope with the fundamental mode and the positive position feedback controller which can counteract the external disturbance with non resonant frequency. It was found from experiments that the hybrid controller can suppress the vibration amplitude successfully.
This paper is concerned with the theoretical estimation of the single-input single-output(SISO) positive position feedback(PPF) controller and the derivation of the stability conditions for the multi-input multi-output (MIMO) PPF controller. Although the stability condition for the SISO PPF controller was derived in the earlier works, the question regarding the performance estimation of the SISO PPF controller has never been studied theoretically. Hence, the SISO PPF controller for the single degree-of-freedom system was first investigated and then control parameters including gain, the filter frequency, and the damping factor of the PPF controller were analyzed in detail thus providing the design methodology for the SISO PPF controller. In the case of real structure. there are infinite number of natural modes so that some modes are to be controlled by a limited number of actuator and sensor. Based on the theoretical results on the SISO PPF controller, the stability condition for the multi-input multi-output PPF controller was derived when only the few number of modes are to be controlled. The control spillover problem is also discussed in detail.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권6호
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pp.918-924
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2009
This paper deals with the experimental assessment of the vibration suppression of the smart structures. First, we have presented the paper about the new high-speed active control system that we have developed using the DSP320C6713 microprocessor and a peripheral system composed of a data acquisition system, A/D and D/A converters, piezoelectric (PZT) actuator/sensors, and drivers using PA95. Since fast data processing is very important in the active vibration control of the structures, we utilized the fast processing DSP320C6713 microprocessor as a main processor to the controller and fast peripheral devices for fast control loop. To realize a fast active vibration control, we have analyzed and tested the processing time of the peripheral devices and provided the corresponding test results. Especially, we have focused on achieving the fast signal amplification of the PA95 device since it takes most of loop times of the control system. Finally, we performed numerous experiments of active vibration control of the aluminum plate to validate the superior performance of the developed control system based on previous mode tests of the plate.
This paper reports the active vibration control of plates using a positive position feedback(PPF) controller with moment pair actuators. The equations of motion of the plates under a force and moment pairs are derived and the equations of PPF controllers are formulated. The numerical active control system is then achieved. The effect of the parameters - gain and damping ratio - of the PPF controllers on the open loop transfer function was investigated mainly in terms of the system stability. Increasing the gain of the PPF controller tuned at a mode, the magnitude of the open loop transfer function is increased at all frequencies without changing the phase behavior. The increase of the damping ratio of the PPF controller leads to decrease the magnitude of the open loop transfer function and to modify its phase characteristics, ie, system stability. Based on the behavior of the gain and the damping ratio of the controller, PPF controller for reduction of the plate vibration can be achieved. Two PPF controllers are designed with their connection in parallel to control the two modes simultaneously. Each PPF controller is tuned at the $1^{st}$ and $2^{nd}$ modes, respectively. Their parameters were determined to remain the system to be stable based on the results of the parametric study. A significant reduction in vibration at the tuned modes can be obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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