كنترل صوتي - ارتعاشي يك ورق هوشمند پيزوالكتريك كوپل شده با محفظه آكوستيكي

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پژوهش با بهره گيري از سه كنترل كننده فعال، غيرفعال و هيبريد ، كنترل همزمان صوت و ارتعاشات در يك سيستم متشكل از يك ورق هوشمند پيزوالكتريك سه لايه و يك محفظه آكوستيكي مكعب مستطيل شكل كوپل شده با آن مورد مطالعه قرار گرفته است. براي مدل سازي مسئله و به دست آوردن پاسخ سيستم در حوزه فركانس و زمان، از تئوري كلاسيك چيدمان لايه¬ها و معادله ماكسول براي ورق سه لايه پيزوالكتريك، تئوري مدار خطي براي مدار شنت و معادله موج خطي براي محيط آكوستيكي استفاده كرده¬ايم. همچنين با استفاده از بسط ميدان جابه¬جايي ورق و فشار محفظه برحسب توابع مثلثاتي متعامد و با بهره گيري از تئوري كوپلينگ مودال ، معادلات ديفرانسيل كوپل (در حوزه مودال) براي سيستم الكتريكي-مكانيكي-آكوستيكي به دست آمده اند. اين معادلات سپس در فرم فضاي حالت نمايش داده شده¬اند و در پايان به صورت عددي در حوزه زمان و فركانس مورد بررسي قرار گرفته-اند. علاوه بر اينيك مدار شنت سه شاخه كه هر شاخه آن متشكل از مقاومت، سلف و خازن است (بخش غيرفعال) و با يك منبع ولتاژ (بخش فعال) سري شده، به بخشي از لايه پيزوالكتريك متصل گرديده است و شاخه هاي آن بر روي سه فركانس اول سازه تنظيم شده¬اند (كنترل¬كننده هيبريد). اين منبع ولتاژ به كمك يك تنظيم كننده بهينه خطي مرتبه دوم كنترل مي¬شود و بهره هاي كنترلي محاسبه مي¬شوند. عملكرد سيستم¬هاي غيرفعال، فعال و هيبريد (غيرفعال+فعال) در حوزه زمان و فركانس، بر مبناي ولتاژ خروجي سنسور پيزوالكتريك، فشار يك نقطه از محفظه و سيگنال كنترلي با يكديگر مقايسه شده است. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه يك مدار شنت هيبريد (كه پارامترهاي مدار غيرفعال آن به طور مناسب انتخاب شده¬اند) گزينه بسيار مناسبي براي كنترل همزمان صوت و ارتعاشات در يك سيستم كوپل سازه و سيال است و انرژي كنترلي كمتري نسبت به يك كنترل كننده كاملا فعال نياز دارد. واژه‌هاي كليدي:برهم كنش سازه وسيال، محفظه آكوستيكي، كنترل هيبريد، شنت فعال-غيرفعال

187090

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر سيد محمد هاشمي نژاد