Projektowanie i implementacja sterownika do aktywnej redukcji drgań powłokowej struktury "inteligentnej" z elementami piezoelektrycznymi

The paper is dealing with the model based controller design for a shell structure attached with piezoelectric patches as actuators and sensors. The state-space model used for the controller design was obtained using the finite element (FE) approach, modal analysis and modal reduction resulting in a form convenient for the controller development. The optimal LQ controller was designed for the vibration suppression purposes of a funnel shaped shell structure. The design model for the controller development was augmented with additional dynamics which takes into account excitations/disturbances, contributing thus to a better vibration suppression. The controller was implemented on a funnel-shaped piezoelectric structure. The structure was intensively investigated experimentally, and the achieved results of the controlled behaviour with respect to vibration suppression are presented and discussed.Praca dotyczy problemu modelowego projektowania struktury powłokowej z naklejonymi do niej elementami piezoelektrycznymi. Zastosowany w procesie projektowania model, który opisano w przestrzeni stanu, został sformułowany za pomocą metody elementów skończonych, analizy modalnej i modalnej redukcji, co dało wygodny do implementacji rezultat. Optymalny sterownik LQ zaprojektowano w celu ograniczenia amplitudy drgań struktury powłokowej o lejkowatym kształcie. Użyty model został uzupełniony o zjawiska dynamiczne uwzględniające zewnętrzne wymuszenia i zakłócenia oddziaływujące na powłokę, co poprawiło docelową efektywność aktywnego tłumienia drgań. Ostatecznie, dokonano praktycznego wdrożenia sterownika, który współpracował z lejkowato-kształtną powłoką wyposażoną w piezoelektryczne czujniki i elementy wykonawcze. Powłokowa struktura została następnie poddana badaniom eksperymentalnym, a rezultaty pomiarów w kontekście skuteczności redukcji drgań uzyskanej wskutek implementacji analizowanego sterownika zaprezentowano i omówiono w pracy