Vibration characterization and active vibration control of fully clamped thin flexible plate

Abstract

Bu çalışmada amaç, dört tarafı tutturulmuş esnek bir levhanın titreşim karakterizasyonu ve aktif titreşim kontrolünün piezoelektrik yamalar kullanılarak başarılmasıdır. Aktif titreşim kontrolü için kullanılandüzenek, piezoelektrik yamalar ve Lazer Dopler Vibrometre (LDV) kullanılarak kurulmuştur. Piezoelektrik yamalar istenmeyen titreşimin ve kontrol sisteminin kaynağı olarak kullanılırken LDV ise hız sensörü olarak belirlenmiştir.İlk kısımda sistemin karakteristiklerinin deneysel metodlar kullanılarak belirlenmesi anlatılmıştır. Deneysel mod analizi piezoelektrik yamalar ve LDV kullanılarak tamamlanmış; ve frekans cevap fonksiyonları(FRF) çıkarılarak sistemin titreşim karakteristiği analiz edilmiştir.İkinci kısımda ise sistemin oransal hız geri besleme yöntemi ile titreşim kontrolü yapılmış ve sonuçlar gösterilmiştir. Kontrolcü analog bir devre yardımı kullanılarak tasarlanmıştır. İstenmeyen titreşimin kaynağı olarak kullanılan piezoelektrik yamaların oluşturduğu bozuntuLDV aracılığı ile algılanmış ve bu sinyal analog devreden geçirilerek kontrol amacı ile kullanılan piezoelektrik yamalara beslenmiştir. İlk üç titreşim modu için kontrol hedeflenmiş ve farklı piezoelektrik yama konfigürasyonları ile yapılan kontrol deneylerinin sonuçları sunulmuştur. Bunun yanı sıra, kontrolcünün sistem karakteristiğine etkisi farklı kontrolcü katsayıları için gösterilmiştir.Üçüncü kısımda ise iki farklı kontrol metodu dijital ortamda tasarlanmış ve uygulanmıştır. Tercih edilen metodlar oransal hız geribeslemeli kontrolcü ve optimal kontrolcüdür. . Aynı deneysel düzenek kullanılarak gerçekleştirilenkontrolcü tasarımları ile aktif titreşim kontrolü hedeflenmiş ve başarılmıştır. İki kontrolcünün sisteme olan etkileri ve başarıları tartışılmış, daha detaylı bir araştırma için kontrolcü oranları değiştirilerek system karakteristiğindeki değişimler incelenmiştir.

In this thesis, motivation is to investigate vibration behavior of the fully clamped thin flexible plate and suppress the vibration of this plate by applying active control methodologies. Active vibration control system is created using surface bonded piezoelectric patches as actuators and a Laser Doppler Vibrometer(LDV) as velocity sensor.At the first part of this thesis, vibration characteristics of the fully clamped plate are investigated experimentally. Experimental modal analysis is completed using piezoelectric patches as actuators, and a laser Doppler vibrometer (LDV) as vibration sensor.In the second part of the thesis, active vibration control of the fully clamped plate using velocity feedback algorithm is presented. Velocity feedback controller is implemented with an analog circuit. Undesired vibration and control actuation are created using piezoelectric patches and A LDV is recruited as velocity sensor. Three different piezoelectric patches are fixed on fully clamped plate and active vibration control performance with different configurations of those patches is analyzed. Besides active vibration control performance, effect of changing control gains of velocity feedback on the modal behavior of the plate is investigated.Third part of this thesis presents results for active vibration control system designed using digital programmable controller. In this section, two different controller algorithms are utilized. First a proportional velocity feedback controller is designed and implemented.For another analysis, preferred controller is state feedback controller. Using same set-up, and same equipments, controller performances on vibration suppression and effect of different controller gains on the plate for each digital controller case are analyzed. .