کنترل فعال ارتعاشات یک بال توسط سنسورها و عملگرهای پیزوالکتریک
چکیده
کنترل ارتعاشات در علم مکانیک و هوافضا امری بسیار مهم تلقی می شود زیرا ارتعاشات و نواسانات مزاحم باعث فرسایش زودرس تجهیزات و قطعات شده و همچنین در اثر بروز پدیده های مخربی مانند فلاتر خرابی شدید ی در سازه به وجود می آید. بدین منظور برای کاهش و میراسازی ارتعاشات ناخواسته، سامانه ای برای جذب یا خنثی کردن آن بایستی طراحی شود. این سامانه شامل مدل دینامیکی یا آیرودینامیکی بال، حسگرها و عملگرهایی جهت تعیین وضعیت و اعمال نیروی کنترل و سیستم کنترل است. نظر به این که طول بال در مقایسه با ضخامت آن بسیار بزرگتر است می توان از تئوری تیر اویلر-برنولی برای مدل سازی استفاده نمود. همچنین برای مدل سازی دینامیکی بال، تیری با مقطع متغییر در نظر گرفته می شود تا به بال شبیه تر باشد. در این پروژه از دو مدل بال با مقطع متغییر نمایی و خطی (بصورت گوه شکل) استفاده شده و سپس به هر مدل سنسور و عملگر پیزوالکتریک اضافه شده است تا اثر نیروی عملگر (کنترل فعّال) بروی تیر بررسی شود. لازم بذکر است که هر دو مدل بصورت تحلیلی حل شده اند و با استفاده از آنالیز مودال و جداسازی متغییرها و تئوری سری های فروبینوس مدل دینامیکی سیستم ها بصورت معادلات فضای حالت نوشته شده و سپس نتایج فرکانس طبیعی و مد آن ها تعیین شده و با هم مقایسه شده اند. سپس با اعمال سیستم کنترل پسخوراند و کنترل بهینه نتایج سیستم حلقه بسته ارئه شده است. و پاسخ زمانی سیستم به کنترل فعال ارتعاشات توسط عملگرهای پیزوالکتریک ارائه شده است.