Aktywny układ sterowania drganiami przestrzennej prętowej konstrukcji mechanicznej

The active vibration control system for 3D mechanical structures is presented in the paper. The steel space framework which consists of 126 steel bars and 44 aluminium joints is a subject of our investigations. It is equipped in two piezoelectric stacks which are a part of chosen vertical bars in a plane X-Z. Bars, joints and piezo-stacks have got glue connections. The mathematical model was decoupled to change Two Input Two Output (TITO) system into two Single Input Single Output (SISO) systems. Such approach allowed us to design simple control laws with help of computer simulation procedure. In the last chapter the investigations on the laboratory stand of the active vibration control system with local controllers PD are described. Experimental results have proved that these PD controllers work good increasing the damping level. Additional damp in the system causes the excellent vibration reduction for the whole mechanical structure.Aktywne sterowanie drganiami przestrzennej konstrukcji prętowej zostało przedstawione w poniższym artykule. Obiektem badań jest przestrzenna konstrukcja prętowa zawierająca 126 elementów prętowych, 44 aluminiowe węzły oraz dwa piezostosy. Wspomniane piezoelektryczne aktuatory stosowe zostały wklejone do konstrukcji w wybranych pionowych elementach prętowych w płaszczyźnie X-Z. Globalny model matematyczny obiektu jest układem o dwóch wejściach i dwóch wyjściach (TYTO), który na potrzeby projektowania praw sterowania został rozprzężony na dwa podukłady o jednym wejściu i jednym wyjściu (SISO). Projektowanie praw sterowania zostało przeprowadzone na drodze badań symulacyjnych w środowisku Matlab. W końcowej części artykułu opisano badania eksperymentalne wraz z zaprojektowanymi lokalnymi regulatorami PD. Wyniki tych badań udowadniają, że wspomniane regulatory PD zwiększają poziom tłumienia. Tym samym dodatkowe tłumieniem które pojawiło się w układzie powoduje znakomitą redukcję drgań całej konstrukcji mechanicznej

Mechanical and electrical impedance matching in a piezoelectric beam for Energy Harvesting

A piezoelectric beam is one of transducers for energy harvesting. It provides easy implementation and good performance in changing mechanical stress into electric voltage. In order to maximize output power, it is important to provide mechanical and electrical impedance matching. In the paper the authors proposed a methodology which allows to find values of lumped elements in an electromechanical model after completing appropriate measurements. Due to linear equations, it is possible to model a beam in both mechanical and electrical ways, and match the best load depending of frequency. The proposed model of a piezoelectric cantilever shows a potential use of these devices in micro scale as a cantilever which is a part of a silicon structure. Moreover, in the paper, the authors discuss mechanical aspects of using a weight as the way to tune the piezoelectric beam to a specific frequency. The electrical aspect of matching the source impedance with load, which is based on an electrical model of a piezoelectric transducer, is also presented. In the paper a mathematical model was verified by an experiment in which a laboratory stand equipped with a vibration generator, a piezoelectric energy harvester and acceleration sensors was used