Zusammenfassung
Die Verwendung von piezoelektrischer Self-Sensing Aktuatorik in smarten Strukturen gestattet die Kollokation von Aktuatorik und Sensorik, vorausgesetzt, es gelingt eine robuste Trennung des elektrischen Stroms infolge des direkten piezoelektrischen Effekts vom gemessenen elektrischen Strom. Aufgrund des nachteiligen Verhältnisses der beiden Signale wird der Entwurf eines approximativen Beobachters für den elektrischen Strom infolge des direkten piezoelektrischen Effekts vorgeschlagen. Der Reglerentwurf basiert auf einer Erweiterung der Strecke durch ein Störgrößenmodell mit dem Ziel der asymptotischen Unterdrückung harmonischer Störungen. Die Stabilitätsuntersuchungen für das verteilt parametrische System basieren auf dem Satz über die kleine Verstärkungen. Die Effizienz des vorgeschlagenen Regelungskonzept wird an Hand einer piezoelastischen Struktur, die mit einer dominanten Eigenfrequenz angeregt wird, sowohl durch Simulation als auch im Laborversuch demonstriert.
Abstract
The use of self-sensing piezoelectric actuators in smart structures means collocation of actuator and sensor and requires the robust separation of the electric current due to the direct piezoelectric effect from the measured electric current. Because of the unfavorable ratio of these two signals, the design of an approximate observer for the electric current due to the direct piezoelectric effect is proposed. The controller design is based on an augmentation of the plant by an exosystem with the goal of an asymptotic suppression of harmonic disturbances. The stability investigations of the distributed parameter system use the small gain theorem. The efficiency of the proposed design is demonstrated by a piezoelastic structure, which is excited with a dominant eigenfrequency, both by simulation and by a laboratory experiment.
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