This paper presents the possibility of the electric energy harvesting using piezoelectric actuator which is operated by geared motor. The geared motor consisting of oval shape cam and speed controller was operated in the range of 40${\sim}$172rpm. The PZT actuator of $36L{\times}13W{\times}0.6H$ was used for energy harvesting and the results of the theoretical model were verified by comparing it with the measured response of a experimental setup. Experimental study for obtaining the optimal operating conditions, such as displacement variation of the PZT actuator and motor speed variation, was achieved. A power of 0.02mW at the geared motor speed of 172rpm and the PZT actuator maximum displacement of $500{\mu}m$ was measured. In this study, it was confirmed that the wind power can be used for MEMS based sensor operating and windmill health monitoring one.
This paper presents a pseudo-sensor-output-feedback(PSOF) method for the vibration suppression of the flexible piezoelectric smart structures. This method reduces the modeling errors using pseudo sensors in the output equation formulation. It also reduces computation time in practice. since the output equation does not need the state observer required in the state space equation. Experimental works are performed for the validation of theoretical predictions with the piezoelectric sensor and actuator bonded on the cantilever beam. An algorithm based on the sliding mode control theory is developed and analyzed for the robustness to the modeling errors and parameter uncertainties. This study also discusses the characteristics of the active and semi-active systems.
Based on the theory of piezo-elasticity, the paper obtains the exact solutions of functionally graded piezoelectric hollow cylinders with different piezoelectric parameter $g_{31}$. Two kinds of piezoelectric hollow cylinders are considered herein. One is a multi-layered cylinder with different parameter $g_{31}$ in different layers; the other is a continuously graded cylinder with arbitrarily variable $g_{31}$. By using the Airy stress function method with plane strain assumptions, the exact solutions of the mechanic and electrical components of both cylinders are obtained when they are subjected to external voltage (actuator) and pressure (sensor), simultaneously. Furthermore, good agreement is achieved between the theoretical and numerical results, and useful conclusions are given.
The present paper describes the vibration control experiment of composite plates with bonded piezoelectric sensor and actuator. The system is modeled as two degree-of-freedom system using modal coordinates and the system parameters are obtained from vibration tests. Kalman filter is adopted for extracting modal coordinates from sensor signal, and control algorithms applied to the system are Linear Quadratic Gaussian(LQG) control, Bang-Bang Control (BBC), Negative Velocity Feedback(NVF), Proportional Derivative Control(PDC). From observation of the spillover and control perfomance, it is concluded that a higher order control algorithm such as LQG rather than BBG, NVF, PDC is suitable for efficient simultaneous control of both bending and twisting modes of composite plates.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.10
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pp.88-93
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1996
The study was carried out development a pricision positioning apparatus, consisting of DG servo motor and piezoelectric actuatior. This system is composed of fine and coarse apparatus, measurement system and control system. Peezoelectric actuator is designed for fine positioning. Coarse positioning using lead screw is droved by DC servo motor. Control system output a signal from laser interfermeter and capacitive sensor to amplifer of DC servo motor and piezoelectric actuator after digital signal processing (DSP). Resolution of this apparatus measure with laser interferometer and microsense
Optimal design of a piezoelectric smart structure is studied for cabin noise control. A cubic shaped acoustic cavity with a flat plate which covers one side is taken as the problem. The sensor signal is returned to the actuator through a negative gain. The acoustic cavity is modeled using the modal approach which represents the pressure fields in the cavity as a sum of mode shapes of the cavity with unknown coefficients. By using orthogonality of the mode shapes of the cavity, finite element equation for the structure with the influence of the acoustic cavity is derived. The objective function is the average pressure at a certain region, so-called silent zone, in the cavity and the design variables are the locations and sizes of the piezoelectirc actuator and sensor. The optimal design is performed at several frequencies and the results show a remarkable noise reduction. To see the robustness of the optimally designed result, the configuration is used to examine the noise reduction at different frequencies. By adjusting the gain at each frequencies, it is possible to reduce the noise in comparison with the result when the actuator is not activated.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.8
no.2
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pp.44-49
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1999
This paper is concerned with the theoretical and experimental study on the force conrtrol of a miniature robotic gripper. The gripper is an uniform flexible cantilever equipped with a distributed set of compact force sensor. As an actuator piezoelectric acturator, piezoelectric acturator is fixed with cupper plate at which the beam is clamped. The mathematical model of the assembled electro-mechaincal system is developed. The force sensor is described by a set of concentrated mass-spring system. The formulated equations of motion are applied to he study of a control problem where the gripper is commanded to grip an object The usefulness of the PID control technique is verified by experiment.
The ultrasonic wind sensor that pass through the air, beating the delivery of ultrasonic wind speed increases or decreases by the physical characteristics of the wind speed and the direction of the sensor, the transmission and reception of ultrasonic time difference measured by a two-axis vector wind and wind speed measured by calculating a device that converts the digital signal is Anemometer and wind direction meteorological facilities management, management of the ship sail used for various purposes, including, but used the existing 3-cup (mechanical) anemometer wind rotor caused by mechanical wear parts replacement due to the short-term, the reliability of the product is low, parts replacement, and according to the characteristics caused the car, there is a problem in high maintenance costs. In addition, because the bearings use of the marine environment and the cryogenic environment was constrained. In this study, the excellent long-term reliability, using ultrasonic-type environment that is not constrained to produce wind anemometer located $90^{\circ}$ conformal road using four piezoelectric sensors were fabricated structures, the piezoelectric oscillator circuit produces a rash and receiving transmit and receive speeds the car through the two-axis vector calculation to measure wind velocity processor firmware programming, and its characteristics were tested.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.18
no.11
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pp.1185-1191
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2008
This paper presents an approach to define an optimal piezoactuator length to actively control structural vibration. The optimal ratio of the piezoactuator length against the beam length when a pair of piezoceramic actuator and accelerometer is used to suppress unwanted vibration with direct velocity feedback(DVFB) control strategy is not clearly defined so far. It is well known that DVFB control can be very useful when a pair of sensor and actuator is collocated on structures with a high gain and excellent stability. It is considered that three different collocated Pairs of piezoelectric actuators (20, 50 and 100 mm long) and accelerometers installed on three identical clamped-clamped beams($30{\times}20{\times}1mm$). The response of each sensor-actuator pair requires strictly positive real(SPR) property to apply a high feedback gain. However the length of the piezoactuator affects the SPR property of the sensor-actuator response. Intensive simulation and experiment show the effect of the actuator length variation is strongly related with the frequency range of the SPR property. Thus an optimal length ratio was suggested to obtain relevant performance with a good stability under the DVFB strategy.
The focal plane image stabilization for a camera is one of the most effective method that can increases the digital camera's image quality by compensating the vibration disturbance. The optical image stabilization can be implemented by making the focal plane to trace the path of incident light. To control the position of focal plane motion compensating stage precisely, a nonlinear control algorithm has been applied by considering coulomb friction which is nonlinear behavior of the compensator system. In our study, we have analyzed the hand shaking vibration using the gyro sensor, and made a mathematical model of compensating stage containing optical sensor and piezo-actuator. Then the nonlinear control algorithm has been designed and its performance has been verified by experiment. In this study, a friction driven peizo-electric actuator with $1{\mu}m$ resolution and 10mm/s speed has been used for stage movement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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