In this paper, sliding mode control (SMC) is designed and applied to an elastic structure to suppress some of its vibration modes. The system is an elastic beam clamped on one end and the designed controller uses only the deflection measurement of the free end. The infinite dimensional mathematical model of the beam is reduced to an ordinary differential equation set to represent the behavior of required modes. Since the states of the finite dimensional model are not physically measurable quantities, an observer is designed to estimate these states by measuring the tip deflection of the beam. The performance of the observer is important because the observed states are used in the SMC design. In this study, by using the output information, an observer is designed and tested to estimate the states of the finite dimensional model of the beam. Then the designed SMC is applied to the experimental beam system which gives satisfactory suppressed vibrations.
This paper presents the design and the application of a new self-powered hybrid electromagnetic damper that can harvest energy while mitigating the vibration of a structure. The damper is able to switch between an energy harvesting passive mode and a semi-active mode depending on the amount of energy harvested and stored in the battery. The energy harvested in the passive mode resulting from the suppression of vibration is employed to power up the monitoring and electronic components necessary for the semi-active control. This provides a hybrid control capability that is autonomous in terms of its power requirement. The proposed hybrid circuit design provides two possible options for the semi-active control: without energy harvesting and with energy harvesting. The device mechanism and the circuitry that can drive this self-powered electromagnetic damper are described in this paper. The parameters that determine the device feasible force-velocity region are identified and discussed. The effectiveness of this hybrid damper is evaluated through a numerical simulation study on vibration mitigation of a bridge stay cable under wind excitation. It is demonstrated that the proposed hybrid design outperforms the passive case without external power supply. It is also shown that a broader force range, facilitated by decoupled passive and semi-active modes, can improve the vibration performance of the cable.
This paper presents a tracking gain-up controller design method to control effectively the vibration of tracking actuator caused by external shocks and remaining velocity after seek control. A pole placement constraint is considered to assure a desired transient response against the vibration of tracking actuator. A loop gain-up constraint is introduced to hold the tracking gain-up loop gain and control bandwidth within allowable bounds. The pole placement constraint is expressed by a matrix inequality and the loop gain-up constraint is considered as an objective function so that genetic algorithm can be applied. Finally, a tracking gain-up controller is obtained by integrating a genetic algorithm with LMI design approach. The proposed tracking gain-up controller design method is applied to the track-following system of a DVD recording device and its effectiveness is evaluated through the experimental results.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.341-345
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2001
Recently, many examples of practical applications of the motors with reluctance torque, such as IPMSM, RM, etc. are reported. However, the problems of the torque ripple produced by the IPMSM, are also presented. The main reasons of the torque ripple generation are the structural imperfectness of the IPMSM and its control system, such as the cogging torque of the motor, the dead time of inverter, sensors offset, imbalance and non-linearity, and so on. In this paper, authors propose a suppression control method of the torque ripple for IPMSM utilizing the repetitive control with the Fourier transformer and a vibration signal detected by an acceleration sensor attached to the motor frame, considering periodicity of the motor torque ripple. An experimental system to simulate the compliant mechanical frame is constructed, and the effectiveness of the proposed method is confirmed by experimental results.
The combined rotational and translational dynamic vibration absorbers (DVA) with no dampers for the beam vibration control can effectively isolate the vibration within the external excitation force region. This paper investigates the damping efficacy for the combined rotational and translational dynamic vibration absorbers to impose some robustness to the DVA system for the excitation force frequency variation. The beam is assumed to be subjected to a concentrated harmonic excitation force. The solution to the problem is found based on Galerkin method.
Active control of solar panels with honeycomb core and carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) facesheets for smart structures using piezoelectric patch sensor and actuator to reduce the amplitude of vibration is a lack of the previous study and it is the novelty of this research. Of active control elements are piezoelectric patches which act as sensors and actuators in many systems. Their low power consumption is worth mentioning. Thus, deriving a simple and efficient model of piezoelectric patch's elastic, electrical, and elastoelectric properties would be of much significance. In the present study, first, to reduce vibrations in composite plates reinforced by carbon nanotubes, motion equations were obtained by the extended rule of mixture. Second, to simulate the equations of the system, up to 36 mode shape vectors were considered so that the stress strain behavior of the panel and extent of displacement are thoroughly evaluated. Then, to have a more acceptable analysis, the effects of external disturbances (Aerodynamic forces) and lumped mass are investigated on the stability of the system. Finally, elastoelectric effects are examined in piezoelectric patches. The results of the present research can be used for micro-vibration suppression in satellites such as solar panels, space telescopes, and interferometers and also to optimize active control panel for various applications.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제1권1호
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pp.69-74
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1999
Adaptive algorithms based on gradient adaptation have been extensively investigated and successfully joined with active noise/vibration control applications. The Filtered-X LMS algorithm became one of the basic feedforward algorithms in such applications, but is not fully understood yet. Effects of cancellation path model on the Filtered-X LMS algorithm have investigated and some useful properties related to stability were discovered. Most of the results stated that the error in the cancellation path model is undesirable to the Filtered X LMS. However, we started convergence analysis of Filtered-X LMS based on the assumption that erroneous model does not always degrade its performance. In this paper, we present a way of optimizing the cancellation path modern in order to enhance the convergence speed by introducing intentional phase error. Carefully designed intentional phase error enhances the convergence speed of the Filtered X LMS algorithm for pure tone noise suppression application without any performance loss at steady state.
The control objectives in this paper are to move the gantry of a container crane to its target position and to suppress the transverse vibration of the payload. The crane system is modeled as an axially moving nonlinear string equation, in which control inputs are applied at both ends, through the gantry and the payload. The dynamics of the moving string are derived using Hamilton's principle. The Lyapunov function method is used in deriving a boundary control law, in which the Lyapunov function candidate is introduced from the total mechanical energy of the system. The performance of the proposed control law is compared with other two control algorithms available in the literature. Experimental results are given.
In this paper, the efficacy of the MR damper-based control systems for vibration suppression of stay cables has been experimentally investigated. The performance of the several control strategies for the semiactive control system, such as the clipped-optimal control, the Lyapunov stability theory-based control, the maximum energy dissipation and the modulated homogeneous friction, has been compared with that of the passive-type control systems employing MR dampers. To do this, the full-scale stay cable, which is the same as used for the in-service cable-stayed bridge in Korea, is considered. The acceleration and the displacement of the stay cable as well as the damping force of the MR damper are measured. The velocity of the cable at the damper location, which is needed for some control algorithms, is obtained by differentiating the measured displacement. The damping ratios of the cable system employing the MR damper, which can be estimated by the Hilbert transform-based method, shows effectiveness of each control strategy considered.
Recently, the high-precision vibration attenuation technology becomes the essence fo the seccessful development of high-integrated and ultra-precision industries, and is expected to continue playing a key role in the enhancement of manufacturing technology. Vibration isolation system using an air-spring is widely employed owing to its excellent isolation characteristics in a wide frequency range. It has, however, some drawbacks such as low-stiffness and low-damping features and can be easily excited by exogenous disturbances, and then vibration of table is remained for a long time. Consequently, the need for active vibration control for an air-spring vibration isolation system becomes inevitable. Furthermore, for an air-spring isolation table to be successfully employed in a variety of manufacturing sites, it should have a guaranteed robust performance not only to exogenous disturbances but also to uncertainties due to various equipments which might be put on the table. In this study, an active vibration suppression control system using H.inf. theory is designed and experiments are performed to verify its robust performance. An air-spring vibration isolation table with voice-coil-motors as its actuators is designed and built. The table is modeled as 3 degree-of-freedom system. An active control system is designed based on $H_\infty$control theory using frequency-shaped weighting functions. Analysis on its performance and frequency responce properties are done through numerical simulations. Robust characteristics of$H_\infty$ control on disturbances and model uncertainties are experimentally verified through (i) the transient response to the impact excitation of the table, (ii) the steady-state response to the harmonic excitation, and (iii) the response to the mass change of the table itself. An LQG controller is also designed and its performance is compared with the $H_\infty$ controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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