Ενεργητικός έλεγχος ταλάντωσης σύνθετης δοκού με πιεζοηλεκτρικούς μεταλλάκτες σε λογισμικό πραγματικού χρόνου

Κομητόπουλος, Σπυρίδων; Komitopoulos, Spyridon

dc.contributor.author	Κομητόπουλος, Σπυρίδων	el
dc.contributor.author	Komitopoulos, Spyridon	en
dc.date.accessioned	2022-09-26T10:14:47Z
dc.date.available	2022-09-26T10:14:47Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55753
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23451
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Πιεζοηλεκτρικά	el
dc.subject	Δοκός	el
dc.subject	Απόσβεση	el
dc.subject	Πραγματικός χρόνος	el
dc.subject	Σύνθετο υλικό	el
dc.subject	Piezoelectric	en
dc.subject	Beam	el
dc.subject	Damping	el
dc.subject	Real time	el
dc.subject	Composite	el
dc.title	Ενεργητικός έλεγχος ταλάντωσης σύνθετης δοκού με πιεζοηλεκτρικούς μεταλλάκτες σε λογισμικό πραγματικού χρόνου	el
dc.title	Active vibration control of composite beam with piezoelectric transducers using real time software	en
dc.contributor.department	Control Systems Lab	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Control Systems	en
heal.classification	Αυτόματος Έλεγχος	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-09-11
heal.abstract	Η συμπεριφορά των πιεζοηλεκτρικών υλικών είναι γνωστή και μελετάται εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα, με αρκετές τεχνολογικές εφαρμογές. Ένας τομέας, όπου τα οφέλη της χρήσης τέτοιων υλικών είναι προφανή, αλλά παρουσιάζει και μεγάλες προκλήσεις, είναι αυτός των κατασκευών. Η δυσκολία της ενσωμάτωσης ενεργητικών πιεζοηλεκτρικών στοιχείων σε στελέχη κατασκευών πηγάζει εν μέρει από τη δυσκολία της μοντελοποίησης, τόσο των ίδιων των παθητικών μηχανικών φορέων, όσο και των ενεργητικών πιεζοηλεκτρικών στοιχείων, με τρόπο τέτοιο ώστε να προβλέπεται με την αναμενόμενη ακρίβεια η συμπεριφορά της συνολικής κατασκευής. Στην παρούσα εργασία γίνεται η μελέτη μίας τέτοιας εφαρμογής, περιλαμβάνοντας όλα τα στάδια, από τη μοντελοποίηση ως την υλοποίηση ενός υψηλών προδιαγραφών συστήματος κλειστού βρόχου. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιείται ενεργητικός έλεγχος ταλάντωσης μονόπακτης δοκού από σύνθετο υλικό, με σκοπό τη μείωσης της ενέργειας και της διάρκειάς της. Ως αισθητήρια και επενεργητές χρησιμοποιήθηκαν πιεζοηλεκτρικά επιθέματα, επικολλημένα σε κατάλληλες θέσεις κατά μήκος του συναρμολογήματος της δοκού. Η υλοποίηση του κλειστού βρόχου καθιστά τη δοκό αυτεπενεργούμενη και πραγματοποιήθηκε κατόπιν κατασκευής κατάλληλου ηλεκτρικού κυκλώματος και μέσω της χρήσης ελεγκτή και λογισμικού πραγματικού χρόνου. Για τη μελέτη των χαρακτηριστικών της ταλάντωσης του συναρμολογήματος έγινε χρήση μοντέλου συγκεντρωμένων παραμέτρων (σύστημα μάζας-ελατηρίου-απόσβεσης), σε συνδυασμό με τη θεωρία των ιδιομορφών. Η μοντελοποίηση των πιεζοηλεκτρικών επιθεμάτων έγινε με βάση μεθόδους που παρουσιάζονται στη βιβλιογραφία, αλλά και με τη βοήθεια μετρήσεων, πειραμάτων και βοηθητικών διατάξεων. Στο αντικείμενο και στα εξαγόμενα συμπεράσματα της μελέτης συμπεριλαμβάνονται η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του ελέγχου ως προς τις λειτουργικές προδιαγραφές και η ακρίβεια του μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε για την ταλαντούμενη δοκό και τα πιεζοηλεκτρικά επιθέματα.	el
heal.abstract	The behavior of piezoelectric materials has been studied for over a century with many technological applications since. A field with obvious benefits but many practical challenges for the use of such materials is structural engineering. Part of the difficulty in incorporating piezoelectric materials in structural components lies in accurate modeling of the dynamic behavior of the combined system of the passive and active elements. The subject of this study is such an application, including all methodology stages from modeling up to the implementation of a real time high end closed loop control system. The methodology was applied on a vibrating cantilever beam made of composite materials. The objective of the Thesis was to actively increase the energy loss rate of the vibrating beam and reduce its settling time. This was achieved by using piezoelectric patches as sensors and actuators, adhered on the beam surface, in both open and closed loop configurations. The closed loop system allowed the beam to become adaptive and was based on a sensing electrical circuit and a real time controller operating system. The modeling of the beam was based on a lumped-parameter model (mass-spring-damper system) using eigenvalue analysis. The modeling of the piezoelectric patches was based on methods found in literature combined with experiments and measurements. The outcome of the study includes the evaluation of the effectiveness of the control system as far as functional specifications are concerned, as well as, an assessment of the accuracy of the models used for predicting the dynamic behaviour of the vibrating beam and the piezoelectric patches.	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος
heal.advisorName	Papadopoulos, Evangelos
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Papadopoulos, Evangelos
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	80 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false