Active Vibration Control Systems as Prototyping Tools for Passive Vibration Absorbers

Vibration absorbers are a well established method to reduce structural vibrations. Designing a vibration absorber consists of selecting its mechanical properties. In the automotive industry, the final design phase usually comprises extensive tests with different absorbers in the vehicle and subjective and objective evaluation of the results. This requires hardware modifications between different tests. In this paper, an approach is suggested that can assist in the development of vibration absorbers. It is based on tuning an active vibration control system such that it reproduces the behavior of a specified vibration absorber. This behavior can then be changed electronically without modifying the hardware. Two different control approaches are compared. In the first approach, the apparent physical properties of a vibration absorber are directly modified through well-known acceleration, velocity or displacement feedback structures. In the second approach, a desired dynamic mass transfer function for the vibration absorber is prescribed and an H2-norm optimal model matching problem is solved. Both approaches are straightforward from a theoretical point of view, however, some problems occurred during the practical implementation. Along with the results, these problems and related ad-hoc modifications are discussed

Electronically Controlled Inertia-Mass Actuators as Tools for Designing Passive Vibration Absorbers

An approach is suggested that can assist in the development of vibration absorbers. It is based on electronically controlling an electromagnetic proof-mass actuator such that it reproduces the behavior of a conventional vibration absorber. The characteristics of this vibration absorber can then be changed without modifying the hardware. A digital black-box control approach is discussed and experimental results are presented

Rapid-Prototyping-Tool zur Abstimmung von Schwingungstilgern

Schwingungstilger werden im Automobilbau vielfach eingesetzt, um störende Vibrationen in der Fahrzeugstruktur zu verringern. Zum einen mit dem Ziel, den Schwingungskomfort zu steigern und zum anderen, um die Dauerhaltbarkeit einer Struktur gezielt zu erhöhen. Die Auslegung und Abstimmung eines Schwingungstilgers, der im Prinzip nur aus einem Feder-Dämpfer-Element (z.B. Gummifeder) und einer diskreten Schwingmasse besteht, erfordert einen hohen experimentellen Aufwand. Während der Fahrversuche sind ständig Variationen der Tilgerparameter, d.h. Änderungen am Tilgeraufbau, nötig. Dieser Beitrag beschreibt zwei Methoden, mit denen ein aktives Tilgersystem als Auslegungswerkzeug (‚Rapid-Prototyping-Tool’) für passive Tilger genutzt werden kann. Dieses Werkzeug bietet den Vorteil, dass bei der Abstimmung des passiven Tilgers die aufwendigen Bauteiländerungen entfallen. Mit Hilfe eines aktiven Tilgersystems können so die „passiven“ Parameter elektronisch eingestellt werden. Im ersten Ansatz werden auf Basis der physikalischen Modelle analytisch Rückführübertragungsfunktionen bestimmt. Beim zweiten Ansatz wird auf Basis von experimentell bestimmten zeitdiskreten Black-Box-Übertragungsfunktionen eine Filterübertragungsfunktion so bestimmt, dass das Verhalten des Gesamtsystems möglichst gut (im Sinne der H2-Norm) einer vorgegebenen „Wunschübertragungsfunktion“ entspricht. Mit diesem Ansatz können die „passiven“ Parameter des aktiven Systems innerhalb der physikalischen Grenzen nahezu beliebig vorgegeben werden können. Hierzu werden aktuelle Versuchsergebnissen vorgestellt