This research is concerned with the multiple PPF and the modified LQG controller design for active vibration control of intelligent structures. The intelligent structure is defined as the structure equipped with smart actuators and sensors. Various control techniques aimed for the piezoceramic sensors and actuators have been proposed for the active vibration control of smart structures and some of them prove their effectiveness experimentally. In this paper, the multiple PPF controller and the modified LQG controller are developed and applied to the smart grid structure. The multiple PPF control and the modified LQG control can be classified as the classical and the modern control techniques. respectively. The experimental results show that both control techniques are effective in suppressing vibrations. Two control techniques are compared with respect to the design process. the ease of implementation and the effectiveness
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.04b
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pp.320-325
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1995
This study deals with the active vibration control system for an all-clamped rectangular plate with piezoceramic actuators and sensors. A line nonent algorithm (LMA) with the distributed modal sensitivity(DMS) is proposed to reduce the structural vibrations effectively and to select the optimal locations and the optimal directions (skewed angles) of uniform piezoelectric actuators or sensors. Experimental results show that eachmode can attenuated byabout 10 .approx. 13 dB in case a piezoelectric actuator generate the psuedo-random disturbances that excite the plate modes.
This paper presents the active vibration control of flexible cantilever beam using piezoceramic actuators. The transfer function from the force input to the bending displacement was obtained via modal analysis results and piezoelectric constitutive equations. For the active vibration control piezoceramic actuators and sensors were used to construct a flexible smart cantilever beam. To further enhance the sensing and actuation properties of the piezoceramics, a typical interdigitated electrode pattern was fabricated. The PID controller was designed via various simulation and experiment trials. It was shown that the PID controller could suppress vibration of the beam effectively. Simulations and experiments verified good performances of the designed controller.
A new piezoceramic $d_{15}$ shear-induced torsion actuation mechanism representative benchmark is proposed and its experimentations and corresponding 3D finite element (FE) simulations are conducted. For this purpose, a long and thin smart sandwich cantilever beam is dimensioned and built so that it can be used later for either validating analytical Saint Venant-type solutions or for analyzing arm or blade-based smart structures and systems applications. The sandwich beam core is formed by two adjacent rows of 8 oppositely axially polarized d15 shear piezoceramic patches, and its faces are dimensionally identical and made of the same glass fiber reinforced polymer composite material. Quasi-static and static experimentations were made using a point laser sensor and a scanning laser vibrometer, while the 3D FE simulations were conducted using the commercial software $ABAQUS^{(R)}$. The measured transverse deflection by both sensors showed strong nonlinear and hysteretic (static only) variation with the actuation voltage, which cannot be caught by the linear 3D FE simulations.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.6
s.183
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pp.119-127
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2006
A non-destructive time domain approach to examine structural damage using parameterized partial differential equations and Galerkin approximation techniques is presented. The time domain analysis for damage detection is independent of modal parameters and analytical models unlike frequency domain methods which generally rely on analytical models. The time history of the vibration response of the structure was used to identify the presence of damage. Damage in a structure causes changes in the physical coefficients of mass density, elastic modulus and damping coefficients. This is a part of our ongoing effort on the general problem of modeling and parameter estimation for internal damping mechanisms in a composite beam. Namely, in detecting damage through time-domain or frequency-domain data from smart sensors, the common damages are changed in modal properties such as natural frequencies, mode shapes, and mode shape curvature. This paper examines the use of beam-like structures with piezoceramic sensors and actuators to perform identification of those physical parameters, and detect the damage. Experimental results are presented from tests on cantilevered composite beams damaged at different locations and different dimensions. It is demonstrated that the method can sense the presence of damage and obtain the position of a damage.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.603-606
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2006
We present a study on the development of a practical and quantitative technique for the assessment of the structural health condition with using piezoceramic(PZT) sensors. The electro-impedance-based technique with the PZT patches is very sensitive for evaluation of the incipient and small damage in a high frequency range, and however the commonly traditional modal analysis method is effective only for considerably larger damages in low frequency range. The paper presents the technique in detecting and characterizing real-time damage on the specimen that is an aluminum plate fastened with bolts and nuts by different torques and as well a plate with a crack. By using the special arrangement of the PZT sensors, the required longitudinal wave is generated through the specimen. A large number of experiments are conducted and the different conditions of the specimens, i.e. the location and extent of loosening bolts, and the plate with a crack are simulated. respectively. Since fixing and loosening the loosened bolt is controlled by a torque wrench, we can control exactly the experiment of the different torques. Compared with the simulated healthy condition, we can find whether or not there is a damage in the specimen with using an impedance analyzer with the PZT sensors. Several indices are discussed and used for assessing the different simulated damages. As for the location of bolt loosening, the RMSD is found to be the most appropriate index for numerical assessment and as well the RMSD shows strongly linear relationship for assessing the extent of the bolt loosening, and the frequency peak shift ${\Delta}F$ is used to assess the cracked plate. The possibility of repeatability of the pristine condition signatures is also presented and the appropriate frequency range and interval are uniquely selected through large numbers of experiments.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1998.04a
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pp.664-669
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1998
This research is concerned with the active vibration controller design for smart structures by a modified LQG controller. The smart structure is defined as the structure equipped with smart actuators and sensors. Various analog and digital control, techniques aimed for the piezoceramic sensors and actuators have been proposed for the active vibration control of smart structures. In this paper, the modified LQG controller is developed for the active vibration suppression of smart structures to implement the predefined decay rate on modal displacements. The proposed modified LQG controller proved its effectiveness by experiments.
Piezoceramic patches as collocated actuator and sensors are widely used in mechanical control systems. An approximation scheme for computing feedback gains arising in heat flux stabilization problem with such control mechanism is introduced. The scheme is based on a finite element method and a variational approach.
Typical underwater acoustic sensors can measure the scalar quantity of sound-pressure-magnitude with the limitation of being unable to identify the direction of an incoming wave. This paper proposes a method to detect the direction of the sound wave with a ring sensor. The sensor of the proposed structure has a piezoceramic ring divided into eight elements, and distinguishes the direction of the sound wave by properly combining the output voltages of the piezoceramic elements. Further, through the analysis of the effects of the structural parameters like the ring radius and length, and piezoceramic thickness, we have suggested the way to improve the sensitivity of the vector sensor.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.2
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pp.285-291
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2004
Early detection of an internal malfunction of machinery plays a very important part in all condition monitoring programs. Sensors to detect amplitude. velocity and acceleration are widely used in vibration detection and control. Piezoceramic materials are largely used in sensors and actuators for vibration monitoring and control due to their relatively large output from an induced strain and their arguable self powering characteristics. In this paper a cheap and yet reliable sensors/actuators were developed to detect vibration. The results show that low cost PZT can be designed for optimum detection of bearing vibration. This paper presents the experimental results of a number of piezoceramics characteristics in terms of resonant frequencies and variation of PZT constants with temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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