Active vibration control system for 3D mechanical structures

Abstract

The active vibration control system for 3D mechanical structures is presented in the paper. The steel space framework which consists of 126 steel bars and 44 aluminium joints is a subject of our investigations. It is equipped in two piezoelectric stacks which are a part of chosen vertical bars in a plane X-Z. Bars, joints and piezo-stacks have got glue connections. The mathematical model was decoupled to change Two Input Two Output (TITO) system into two Single Input Single Output (SISO) systems. Such approach allowed us to design simple control laws with help of computer simulation procedure. In the last chapter the investigations on the laboratory stand of the active vibration control system with local controllers PD are described. Experimental results have proved that these PD controllers work good increasing the damping level. Additional damp in the system causes the excellent vibration reduction for the whole mechanical structure.

Aktywne sterowanie drganiami przestrzennej konstrukcji prętowej zostało przedstawione w poniższym artykule. Obiektem badań jest przestrzenna konstrukcja prętowa zawierająca 126 elementów prętowych, 44 aluminiowe węzły oraz dwa piezostosy. Wspomniane piezoelektryczne aktuatory stosowe zostały wklejone do konstrukcji w wybranych pionowych elementach prętowych w płaszczyźnie X-Z. Globalny model matematyczny obiektu jest układem o dwóch wejściach i dwóch wyjściach (TYTO), który na potrzeby projektowania praw sterowania został rozprzężony na dwa podukłady o jednym wejściu i jednym wyjściu (SISO). Projektowanie praw sterowania zostało przeprowadzone na drodze badań symulacyjnych w środowisku Matlab. W końcowej części artykułu opisano badania eksperymentalne wraz z zaprojektowanymi lokalnymi regulatorami PD. Wyniki tych badań udowadniają, że wspomniane regulatory PD zwiększają poziom tłumienia. Tym samym dodatkowe tłumieniem które pojawiło się w układzie powoduje znakomitą redukcję drgań całej konstrukcji mechanicznej.