This paper discusses the model validation and vibration suppression of an AMB flexible rotor via additional LQG controller. The main difficulty in the vibration suppression of the flexible rotor using AMB is to realize a controller that can minimize resonance without injuring the stabilized rigid modes. In order to solve this problem, simple scheme for system modeling and controller design are developed. Firstly, the AMB flexible rotor is stabilized with a PID controller, which leads to a new stable rotor-bearing system. Then, authors propose the model validation procedure using measured open-loop frequency responses to obtain an accurate model of the AMB flexible rotor system. After that, LQG controller with modal weighting is designed to suppress resonances of the stable rotor-bearing system. Due to the poor controllability and observability of flexible modes compared to rigid ones, balancing of two Gramians is prerequisite for the fair LQG controller design. Simulation with step disturbance and experimental results of unbalance response up to 10,000 rpm verified the effectiveness of the proposed scheme.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.6
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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 is concerned with the trajectory tracking and vibration suppression of a single-link flexible arm by using piezoelectric materials. The dynamics of a single flexible arm with PZT patches as sensor and actuator is derived using extended Hamilton's principle. Resulting equations show that the coupled beam dynamics including beam vibration and its rigid in-plane rotation takes place in two different time scales. By using singular perturbation theory, the system dynamics is divided into two subsystems. Then, a composite control scheme is elaborated that makes the orientation of the arm track a desired trajectory while suppressing its vibration. The proposed controller has two parts: one is a tracking controller designed for the slow (rigid) subsystem, and the other one is a stabilizing controller for the fast (flexible) subsystem. The outputs considered for the system are angular position of the hub and voltage of the sensor mounted on the structure. To avoid requiring further measurements of beam vibration and also angular velocity of the hub for the fast and slow control laws, respectively, two sliding mode observers for estimating the unknown states are also designed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.6
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pp.455-462
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2004
This paper is concerned with the implementation of the active vibration suppression controller using analog circuit and microprocessor. The target active vibration controller is the positive position feedback(PPF) controller since it provides a simple algorithm suitable for both analog circuit and digital controllers. In this study, the analog PPF controller is realized using an operational amplifier and the digital PPF controller is realized using a low-cost micro-controller. The circuit diagrams are explained in detail. We then discuss the advantages and disadvantages of both methods from the view of practical implementation. Experimental results show that both implementation methods can be effectively used for the active vibration control but need to be chosen based on the mission objective.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.12
no.2
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pp.124-131
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2002
This paper presents the design of an active vibration suppression controller for an air-spring type vibration isolation table. Firstly, isolation system model is constructed considering the isolation table, attached equipment and voice-coil actuator. An active control system is designed based on frequency-shaped sliding mode control theory rewarding high frequency uncertainties with respect to attached equipments on the isolation table. Finally. the performance of the active isolation system is evaluated by simulation under some disturbance conditions which are transmitted from base structure of the isolation system.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.3
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pp.218-224
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2007
Although piezoelectric materials such as PZT have been widely used as actuators in the field of active vibration suppression, the use of bare PZT as an actuator may cause some drawbacks such as critical breaks in the installation process, short circuits in the host material and low fatigue performance. The LIPCA-C2 (lightweight piezocomposite actuator) was developed to alleviate these problems. We implemented the LIPCA as an actuator to suppress the vibration of an aluminum cantilever beam with a tip mass. In our test, we used positive position feedback control algorithm. The filter frequency for this type of feedback should be tuned to the natural frequency of the target mode. The first three experimental natural frequencies of the aluminum cantilever beam agree well with the results of finite element analysis. The effectiveness of using the LIPCA as an actuator in active vibration suppression was investigated with respect to the time and frequency domains, and the experimental results show that LIPCAs with PPF control can significantly reduce the amplitude of forced vibrations and the settling time of free vibrations. For a case study, the forced vibration control of several beams with different thicknesses were performed.
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.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.04a
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pp.407-412
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1997
There has been a recent surge of research interest on the smart structure. This paper presents active vibration control scheme of multi-mode forced vibration using piezoceramic sensors/actuators. The control scheme adopted is the Positive Position Feedback control. Among various vibration control techniques, PPF control technique makes use of generalized displacement measurements to accomplish 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 ratio and feedback gains of the PPF controllers are compared with respect to the control efficiency. The results indicate that steady state vibration under wideband excitation can be controlled effectively when multiple sets of PZT sensors/actuators were used with PPF control technique.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.834-839
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2004
In this paper, we have studied on the active vibration control of an automotive roof in passenger car's structure using piezoelectric material as the actuator and sensor attached on the surface of the automotive roof, As a control algorithm, negative velocity feedback control method is used in the study and the position of the sensor is almost attached on the nearest position of maximum normal stresses occurring while the roof is vibrating due to disturbance or exciting, Also, the actuator is attached on the other side mostly collocated to the sensor. The optimum positions have the maximum stresses of the roof which have been found in the result of the finite element analysis using Nastran software, As the fundamental experiments, a beam and plate have also been implemented to verify the performance of vibration suppression. Finally the experiment of the roof has been carried out and The roof experiment has just given a possibility to an active vibration control of the automotive structure still not applied for passenger cars.
Recently, hybrid and electric vehicles have been actively developed to replace internal combustion engine (ICE) vehicles. However, their vibrations and noise with complex spectra cause discomfort to drivers. To reduce the vibrations transmitted through primary excitation sources such as powertrains, structural changes have been introduced. However, the interference among different parts is a limitation. Thus, active mounting systems based on smart materials have been actively investigated to overcome these limitations. This study focuses on diminishing the source movement when a structure with two active mounting systems is excited to a single sinusoidal and a multi-frequency signal, which were investigated for source movement reduction. The overall structure was modeled based on the lumped parameter method. Active vibration control was implemented based on the modeled structure, and a multi-normalization least mean square (NLMS) algorithm was used to obtain the control input for the active mounting system. Furthermore, the performance of the NLMS algorithm was compared with that of the quantification method to demonstrate the performance of active vibration control. The results demonstrate that the vibration attenuation performance of the source component was improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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