Abstract
In this paper, two methods to suppress flutter of the composite panel are examined. First, in the active control method, a controller based on the linear optimal control theory is designed and control input voltage is applied on the actuators and a PZT is used as actuator. Second, a new technique, passive suppression scheme, is suggested for suppression of the nonlinear panel flutter. In the passive suppression scheme, a shunt circuit which consists of inductor-resistor is used to increase damping of the system and as a result the flutter can be attenuated. A passive damping technology, which is believed to be more robust suppression system in practical operation, requires very little or no electrical power and additional apparatuses such as sensor system and controller are not needed. To achieve the great actuating force/damping effect, the optimal shape and location of the actuators are determined by using genetic algorithms. The governing equations are derived by using extended Hamilton's principle. They are based on the nonlinear von Karman strain-displacement relationship for the panel structure and quasi-steady first-order piston theory for the supersonic airflow. The discretized finite element equations are obtained by using 4-node conforming plate element. A modal reduction is performed to the finite element equations in order to suppress the panel flutter effectively and nonlinear-coupled modal equations are obtained. Numerical suppression results, which are based on the reduced nonlinear modal equations, are presented in time domain by using Newmark nonlinear time integration method.
본 논문에서는 복합재료 패널 플러터를 억제할 수 있는 두 가지 방법에 대해서 연구하였다. 첫번째, 능동제어 방법에서는 선형 제어 이론을 바탕으로 제어기를 설계하였으며 제어입력이 작동기에 가해진다. 여기서 작동기로는 PZT를 사용하였다. 두 번째, 인덕터와 저항으로 구성되어진 션트회로를 사용하여 시스템의 감쇠를 증가시킴으로써 패널 플러터를 억제할 수 있는 새로운 방법인 수동감쇠기법에 대한 연구가 수행되었다. 이 수동감쇠기법은 능동적 제어보다 강건(robust)하며 커다란 전원 공급이 필요하지 않고 제어기나 감지 시스템과 같이 복잡한 주변 기기가 필요 없이도 실제 패널 플러터 억제에 쉽게 응용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 최대의 작동력/감쇠 효과를 얻기 위해서 유전자 알고리듬을 사용하여 압전 세라믹의 형상과 위치를 결정하였다. 해밀턴 원리를 사용해서 지배 방정식을 유도하였으며, 기하학적 대변형을 고려하기 위해 von-Karman의 비선형 변형률-변위 관계식을 사용하였으며 공기력 이론으로는 준 정상 피스톤 1차 이론을 사용하였다. 4절점 4각형 평판 요소를 이용하여 이산화된 유한 요소 방정식을 유도하였다. 효율적인 플러터 억제를 위해 패널 플러터에 중요한 영향을 미치는 플러터 모드를 이용한 모드축약기법을 사용하였으며, 이를 통해 비선형 연계 모달 방정식이 얻어지게 된다. 능동적 제어 방법과 수동 감쇠 기법에 의해 수행되어진 플러터 억제 결과들을 Newmark 비선형 시분할 적분법을 통해 시간 영역에서 살펴 보았다.
