کنترل ارتعاشات پوسته استوانه ای با بهینه یابی مکان وصله های پیزوالکتریک
چکیده
سازه های هوشمند، سازه هایی پرکاربرد درسیستم های مکانیکی و عمرانی می باشند. در سازه های هوشمند، مواد پیزوالکتریک دارای کاربردهای فراوانی هستند. در این پایان نامه کنترل ارتعاشات پوسته استوانه ای به کمک وصله های پیزوالکتریک از نوع حسگر و عملگر مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. پوسته ی استوانه ای مورد مطالعه دارای شرایط مرزی دو سر ساده می باشد که وصله های پیزوالکتریک به صورت موضعی به آن چسبانده می شوند. ابتدا با استفاده از جملات انرژی، کار مجازی و اصل هامیلتون مدل پیوسته سیستم به دست آمده، سپس معادله حرکت پوسته به همراه وصله های پیزوالکتریک متصل به آن با استفاده از روش رایلی-ریتز و بر مبنای نظریه غیرخطی دانل استخراج می شود. در گام بعدی، هدف پیدا کردن مکان بهینه برای وصله های پیزوالکتریک برای کنترل مودهای ارتعاشی سازه می باشد. لازم به ذکر است که این بهینه سازی بر مبنای درجه کنترل پذیری و مشاهده پذیری سازه و همچنین درنظرگرفتن مودهای باقیمانده برای کاهش اثرات خارجی انجام می گیرد. برای بهینه سازی موقعیت هر یک از حسگرها یا عملگرها دو متغیر تعریف می شود که یکی مختصات گوشه وصله ها که خود شامل دومتغیر است، و دیگری زاویه قرارگیری وصله ها می باشند. برای یافتن مکان بهینه از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. یک کنترل کننده ساده پسخور منفی سرعت برای کنترل فعال پاسخ دینامیکی سیستم در نظر گرفته شده است. در نهایت تأثیر مکان اختیاری وصله ها، ابعاد پوسته، زاویه قرار گیری وصله ها بر روی پوسته، اندازه ی وصله ها، تعداد آنها، مقدار نیروی مکانیکی وارده و ولتاژ اعمالی عملگر مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.