This paper reports a filtered velocity feedback(FVF) controller, which is an alternative to direct velocity feedback(DVFB) controller. The instability problems at high frequencies due to non-collocated sensor/actuator configuration with the DVFB can be alleviated by the proposed FVF controller. The FVF controller is designed to filter out the unstable high frequency response. The dynamics of a clamped plate under forces and moments and the FVF controllers are formulated. The stability of the control system and performance are investigated with the open loop transfer function(OLTF). It is found that the FVF controller has a higher gain margin than the corresponding DVFB controller owing to the rapid roll-off behavior at high frequencies. Although the gain margin cannot be fully utilized because of the enhancement at the high frequencies, the vibration at the modes lower than the tuning frequency is well controlled. This performance of the FVF controller is shown to be improved from that of the DVFB controller. It is, however, noted that the stability around the tuning frequency is very sensitive so that the enhancement in vibration level should be followed. The reduction performance at low frequencies using the FVF controller should be compromised with the enhancement in the vibration at high frequencies while designing the controller.
Direct velocity feedback (DVFB) control is known that it offers an unconditional stability with very high performance when the control strategy is applied at a point collocated sensor and actuator pair, because the sensor-actuator pair has strictly positive real (SPR) property. In this paper, two types of collocated sensor-actuator pairs are considered for practical active vibration control of a structure. They are a point collocated sensor-actuator pair and a point sensor-distributed actuator pair. Both pairs with DVFB sho robust stability and performance. It is noted that the collocated point sensor-actuator ultimately acts as a 'skyhook' damper, but the point sensor-distributed actuator pair with DVFB acts as a 'skyhook' rotational dmaper pair.ational dmaper pair.
Direct velocity feedback (DVFB) control is known that it offers an unconditional stability with very high performance when the control strategy is applied at a point collocated sensor and actuator pair. because the sensor-actuator pair has strictly positive real (SPR) property In this paper, two types of collocated sensor-actuator pairs are considered for practical active vibration control of a structure. They are a Point collocated sensor-actuator pair and a point sensor-distributed actuator pair. Both pairs with DVFB show robust stability and performance. It is noted that the collocated point sensor-actuator ultimately acts as a “skyhook” damper, hut the point sensor-distributed actuator pair with DVFB acts as a “skyhook” rotational damper pair.
This paper presents an approach to define an optimal piezoactuator length to actively control structural vibration. The optimal ratio of the piezoactuator length against the beam length when a pair of piezoceramic actuator and accelerometer is used to suppress unwanted vibration with direct velocity feedback(DVFB) control strategy is not clearly defined so far. It is well known that DVFB control can be very useful when a pair of sensor and actuator is collocated on structures with a high gain and excellent stability. It is considered that three different collocated Pairs of piezoelectric actuators (20, 50 and 100 mm long) and accelerometers installed on three identical clamped-clamped beams($30{\times}20{\times}1mm$). The response of each sensor-actuator pair requires strictly positive real(SPR) property to apply a high feedback gain. However the length of the piezoactuator affects the SPR property of the sensor-actuator response. Intensive simulation and experiment show the effect of the actuator length variation is strongly related with the frequency range of the SPR property. Thus an optimal length ratio was suggested to obtain relevant performance with a good stability under the DVFB strategy.
Direct velocity feedback (DVFB) control with a collocated distributed actuator and point sensor pair is known that it offers a good stability with high performance when the control strategy is applied at the suppression of structural vibration. Also decentralized control method introduced to offer to reduce implementaion effort and malfunction due to failure in sensors and actuators of control system has become an important position in DVFB. In this paper, the decentralized control is compared with centralized control in terms of vibrational velocity reduction in a clamped-clamped beam.
The problem considered in this paper is about the collocation of sensor and actuator for the active control of sound and vibration. It is well-known that a point collocated sensor-actuator pair offers an unconditional stability with very high performance when it is used with a direct velocity feedback (DVFB) control, because the pair has strictly positive real (SPR) property. In order to utilize this SPR characteristics, a matched piezoelectric sensor and actuator pair is considered, but this pair suffers from the in-plane motion coupling problem with the out-of$.$plane motion due to the piezo sensor and actuator interaction. This coupling phnomenon limits the stability and performance of the matched pair with DVFB control. As a new alternative, a point sensor and piezoelectric actuator pair is also considered, which provides SPR property in all frequency range except at the first resonance in very low frequency. This non-SPR resonance could be minimized by applying a phase lag compensator.
This paper presents an approach to define an optimal piezoactuator length to actively control structural vibration. The optimal ratio of the piezoactuator length against beam length when a pair of piezoceramic actuator and accelerometer is used to suppress unwanted vibration with direct velocity feedback (DVFB) control strategy is not clearly defined so far. It is well known that direct velocity feedback (DVFB) control can be very useful when a pair of sensor and actuator is collocated on structures with a high gain and excellent stability. It is considered that three different collocated pairs of piezoelectric actuators (20, 50 and 100 mm) and accelerometers installed on three identical clamped-clamped beams (300 * 20 * 1 mm). The response of each sensor-actuator pair requires strictly positive real (SPR) property to apply a high feedback gain. However the length of the piezoactuator affects SPR property of the sensor-actuator response. Intensive simulation and experiment shows the effect of the actuator length variation is strongly related with the frequency range of SPR property. A shorter actuator gave a wider SPR frequency range as a longer one had a narrower range. The shorter actuator showed limited control performance in spite of a higher gain was applied because the actuation force was relatively small. Thus an optimal length ratio (actuator length/beam length) was suggested to obtain relevant performance with good stability with DVFB strategy. The result of this investigation could give important information in the design of active control system to suppress unwanted vibration of smart structures with piezoelectric actuators and accelerometers.
The problem considered in this paper is about the collocation of sensor and actuator for the active control of sound and vibration. It is well-known that a point collocated sensor-actuator pair offers an unconditional stability with very high performance when it is used with a direct velocity feedback (DVFB) control, because the pair has strictly positive real (SPR) property. In order to utilize this SPR characteristics, a matched piezoelectric sensor and actuator pair is considered. but this pair suffers from the in-plane motion coupling problem with the out-of-plane motion due to the piezo sensor and actuator interaction. This coupling phnomenon limits the stability and performance of the matched pair with DVFBcontrol. As a new alternative, a point sensor and distributed piezoelectric actuator pair is also considered, which provides SPR property in all frequency range when the pair is implemented on a clamped-clapmed beam. The use of this sensor-actuator pair is highly expected for the applications to more practical active control of sound and vibration systems with the DVFB control strategy.
This paper reports a filtered velocity feedback(FVF) controller, which is an alternative to direct velocity feedback(DVFB) controller. The instability problems due to high frequency response under DVFB can be alleviated by the suggested FVF controller. The FVF controller is designed to filter out the unstable high frequency response. The FVF controller and the dynamics of clamped beams under forces and moments are first formulated. The effects of the design parameters(cut-off frequency, gain, and damping ratio) on the stability and the performance are then investigated. The cut-off frequency should be selected not to affect the system stability. The magnitude of the open loop transfer function(OLTF) at the cut-off frequency should be small. As increasing the gain of the FVF controller, the magnitude of the OLTF is increased, so that the closed loop response can be reduced more. The enhancement of the OLTF at the cut-off frequency is reduced but the phase behavior around the cut-off frequency is distorted, as the damping ratio is increased. The control performance is finally estimated for the clamped beam. More than 10 dB reductions in velocity response can be achieved at the modal frequencies from the first to eighth modes.
This paper reports a filtered velocity feedback (FVF) controller, which is an alternative to direct velocity feedback (DVFB) controller. The instability problems due to high frequency response under DVFB can be alleviated by the suggested FVF controller. The FVF controller is designed to filter out the unstable high frequency response. The FVF controller and the dynamics of clamped beams under forces and moments are first formulated The effects of the design parameters (cut-off frequency, gain, and damping ratio) on the stability and the performance are then investigated. The cut-off frequency should be selected not to affect the system stability. The magnitude of the open loop transfer function (OLTF) at the cut-off frequency should be small. As increasing the gain of the FVF controller, the magnitude of the OLTF is increased, so that the closed loop response can be reduced more. The enhancement of the OLTF at the cut-off frequency is reduced but the phase behavior around the cut-off frequency is distorted, as the damping ratio is increased The control performance is finally estimated for the clamped beam. More than 10dB reductions in velocity response can be achieved at the modal frequencies from the first to eighth modes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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