کنترل فعال ارتعاشات تیرهای دوار با استفاده از عملگرهای پیزوالکتریک

امروزه بررسی رفتار ارتعاشی سیستم هایی که دارای اجزای دوار مختلف هستند مانند پره های انواع توربین ها، پره های هلیکوپتر و بازوهای دوار روبات ها، به واسطه ی وجود ارتعاشات ناخواسته در این اجزای دوار، به طرز چشم گیری مورد توجه محققان قرار گرفته است. این ارتعاشات ناخواسته به خاطر عوامل اجتناب ناپذیری مانند وجود نامتوازنی های ناشی از ساخت قطعات مختلف و یا اغتشاشات دیگر اتفاق افتاده و در صورتی که مورد توجه قرار نگیرند باعث تخریب این سیستم ها می شوند. بنابراین کاهش و یا از بین بردن نوسانات این ساختارها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این رساله کنترل فعال ارتعاشات تیرهای دوار مورد بررسی قرار است. در ابتدا فرکانس های طبیعی تیر دوار یکنواخت و پاسخ فرکانسی آن مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیر پارامترهای مختلف مانند سرعت دوران و شعاع استوانه-ی مرکزی روی پاسخ بررسی شده است. از آنجا که برای مدل کردن تیر از روش اجزای محدود استفاده شده است، اثر تعداد المانها و تعداد گره های هر المان در سرعت همگرایی پاسخ ، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با اضافه کردن وصله های پیزوالکتریک بر روی تیر دوار، معادلات دینامیکی یک تیر دوار به همراه یک جفت وصله ی پیزوالکتریک با استفاده از اصل تعمیم یافته ی هامیلتون و در نظر گرفتن اثرات درگیری الکترومکانیکی ماده ی پیزوالکتریک، به شکل پیوسته استخراج شده است. در ادامه با در نظر گرفتن یک المان 9 درجه آزادی شامل درجات آزادی مکانیکی و الکتریکی، شکل گسسته ی این معادلات به روش اجزای محدود به دست آمده اند. برای کنترل نوسانات ناشی از اغتشاشات وارد شده به آن، کنترل کننده هایی از نوع فیدبک سرعت، بهینه lqr و lqg برای سیستم طراحی و پاسخ سیستم تحت کنترل مورد مطالعه قرار گرفته است.