Aktivní tlumení vibrací s použitím piezoaktuátorů typu patch

Radek Štramberský

Bachelor's thesis

Active Vibration Control with the Use of Piezoactuators of the Patch Type

Abstract:

Vibrace jsou předmět našeho zájmu právě proto, že většinou nejsou žádoucí. Tlumením vibrací jsme schopni prodloužit životnost strojů, zvýšit komfort nebo umožnit fungování přesných strojů. Piezoaktuátory typu patch mají mnoho výhod- jsou cenově a prostorově nenáročné a jednoduché k instalaci. Oproti jiným metodám poskytují velice nízké silové účinky. Přesto tyto aktuátory mohou být použity v malých, chytrých a precizních aplikacích. V této práci je popsána metoda tvorby simulačního modelu vetknutého nosníku a aktivního tlumení jeho vibrací (nekolokované řízení). Ukotvený nosník je nahrazen konečným počtem setrvačných bodů oddělených pomocí torzních pružin a tlumičů. Model je vytvořen v programu MATLAB/Simulink, kde je systém popsán pomocí stavového popisu. Také je zde navržen fyzický model k testování piezoelektrických produktů MIDÉ. Hliníkový pásek je kinematicky buzen pomocí vibrátoru a poté tlumen aktuátorem QPK-4011, který využívá zpětnovazební řízení za použití senzoru QPK-1001 nebo Dopplerova laseru.

Abstract:

There are a lot of situations where the vibrations of a system are our subject of interest because they are desired less frequently. Piezoactuators of patch type have a lot of advantages. They are cheap and easy to work with. Anyway in contrast to other methods of the active vibration control the bending moment of these actuators is very low. Even that these actuators can be used in small, smart and precise systems. There have been described the method to create the simulation model of a cantilever beam and the active vibration system (non-collocated control). The cantilever beam is replaced by a finite number of the inertia bodies which are separated by torsion springs and dampers. The model is then created in MATLAB/Simulink enviroment where the State Space blocks are used. Also there is designed a physical model which use the MIDÉ's actuators of the type QPK-4011 which are clamped to an aluminum strip. This strip is kinetically excited by a vibrator and then damped with the use of the actuator QPK-1001 acting as displacement sensor located near fixed end or with use of the Doppler laser vibrometer measuring the beam free end vibrations.

Keywords

Aktivní tlumení vibrací, vetknutý nosník, piezoelektické patch aktuátory a senzory, positive position feedback, nekolokované řízení, Euler-Bernoulliho teorie.

Keywords

Active vibration control, cantilever beam, piezoelectric patch actuators and sensors, positive position feedback, non-collocated control, Euler-Bernoulli beam theory.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2016
• Supervisor: Jiří Tůma
• Reader: Pavel Šuránek

VŠB - Technical University of Ostrava

Univerzitní studijní programy

Bachelor programme / field:
Mechatronika / Mechatronické systémy