Návrh a realizace elektroniky pro adaptivní tlumení přenosu vibrací v širokém frekvenčním pásmu pomocí piezoelektrického aktuátoru
Title Alternative:Design and realization of electronics for the adaptive vibration control in the broad frequency range using piezoelectric actuator
Loading...
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Cílem diplomové práce je navrhnout a realizovat elektroniku pro adaptivní tlumení přenosu vibrací v širokém frekvenčním pásmu pomocí piezoelektrického aktuátoru. Tlumení vibrací je realizováno využitím principů semiaktivní metody, která využívá řízení tuhosti piezoelektrického materiálu pomocí obvodu s impedancí záporně kapacitního charakteru (NC obvod). V této práci byl realizován modul elektroniky řízený počítačem, pro který byl vytvořen program v prostředí MATLAB. Ten automaticky ladí NC obvod tak, aby bylo dosaženo požadovaných parametrů, tj maximálního útlumu přenosu vibrací, v širokém frekvenčním pásmu. Po odladění celého zařízení byl navržen a realizován kompaktní modul elektroniky, řízený mikroprocesorem od firmy Atmel ? Atmega128. Diplomová práce prezentuje doposud dosažené výsledky, které dále rozvíjí. Systémy s adaptivním řízením NC obvodu byly doposud funkční jen ve speciálním případě, kdy vibrace měly čistě harmonickou časovou závislost. V prezentované diplomové práci je realizováni systém, který potlačuje přenos vibrací obecného signálu, tj. komplikovaného signálu s několika harmonickými složkami a šumem, v širokém frekvenčním pásmu. Přínos diplomové práce spočívá v zobecnění metody (při zachovaní principů) pro adaptivní řízení NC obvodu na reálné vibrace. Toto rozšíření vyžaduje implementaci metod rychlé Fourierovy transformace a zpracování signálů. Výsledky této diplomové práce byly odeslány k publikaci do mezinárodního recenzovaného časopisu IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control jako článek s názvem ?A fully adaptive system for the vibration suppression in the broad frequency range using a single piezoelectric actuator shunted by a negative capacitor.? V současné době je článek v recenzním řízení.
The aim of the thesis is to design and to realize an electronic adaptive vibration control (VC) system in a broad frequency range using a piezoelectric actuator. The VC system is realized using the principles of semi-active method that uses the piezoelectric material stiffness control using a negative capacitance (NC) shunt circuit. The proposed electronics for the adaptive VC uses a NC circuit that is automatically adjusted by a personal computer and a program developed in MATLAB. The personal computer controls the parameters of the adjustable circuit components (i.e. variable resistors) in order to achieve the required value of its effective impedance, i.e. the highest vibration damping. In this work, the electronic circuitry for the adaptive VC system, where the NC circuit is controlled automatically by the microprocessor Atmega128 from Atmel Company, has been realized. This thesis presents the current state-of-the-are in this approach to vibration isolation and its further development, which represents the original results of the Diploma Thesis. Until now, the adaptive self-adjustment of the NC circuit has been implemented only for harmonic, i.e. pure tone, vibrations. In the presented Diploma Thesis, the systems suppressing the transmission of vibration of the general signal, i.e. the VC system, which suppresses the transmission of vibration in a broad frequency range, is presented. The main contribution of the Thesis is the generalization of the method (while maintaining the principles) for the adaptive self-adjustment of the NC circuit to vibrations with real time dependences, i.e. a random signal with significant harmonic components. This extension requires the implementation of the Fast Fourier Transform and the signal processing. Recently, the results of this thesis has been submitted for a publication in the IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control as an article entitled "A Fully adaptive system for the vibration suppression in the broad frequency range using a single piezoelectric actuator shunted by a negative capacitor." At the present time, the manuscript is in a review process.
The aim of the thesis is to design and to realize an electronic adaptive vibration control (VC) system in a broad frequency range using a piezoelectric actuator. The VC system is realized using the principles of semi-active method that uses the piezoelectric material stiffness control using a negative capacitance (NC) shunt circuit. The proposed electronics for the adaptive VC uses a NC circuit that is automatically adjusted by a personal computer and a program developed in MATLAB. The personal computer controls the parameters of the adjustable circuit components (i.e. variable resistors) in order to achieve the required value of its effective impedance, i.e. the highest vibration damping. In this work, the electronic circuitry for the adaptive VC system, where the NC circuit is controlled automatically by the microprocessor Atmega128 from Atmel Company, has been realized. This thesis presents the current state-of-the-are in this approach to vibration isolation and its further development, which represents the original results of the Diploma Thesis. Until now, the adaptive self-adjustment of the NC circuit has been implemented only for harmonic, i.e. pure tone, vibrations. In the presented Diploma Thesis, the systems suppressing the transmission of vibration of the general signal, i.e. the VC system, which suppresses the transmission of vibration in a broad frequency range, is presented. The main contribution of the Thesis is the generalization of the method (while maintaining the principles) for the adaptive self-adjustment of the NC circuit to vibrations with real time dependences, i.e. a random signal with significant harmonic components. This extension requires the implementation of the Fast Fourier Transform and the signal processing. Recently, the results of this thesis has been submitted for a publication in the IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control as an article entitled "A Fully adaptive system for the vibration suppression in the broad frequency range using a single piezoelectric actuator shunted by a negative capacitor." At the present time, the manuscript is in a review process.
Description
katedra: MTI; přílohy: CD ROM; rozsah: 66
Subject(s)
vibration, vibration damping, piezoelectric material, negative capacity, vibrace, tlumení přenosu vibrací, piezoelektrický materiál, záporná kapacita