Hybrid Active Vibration Control of Rotorbearing Systems Using Piezoelectric Actuators

Palazzolo, Alan; Jagannathan, Shankar; Kascak, Albert F.; Montague, Gerald T.; Kiraly, L. J.

doi:10.1115/1.2930303

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“…There are many precision positioning applications using piezoelectric actuators, e.g., scanning tunneling microscopy [1], active vibration control of rotor bearing systems [2], diamond turning machines [3], and piezoelectric voltage feedback for grinding tables [4]. However, the existence of nonlinear multipath hysteresis in piezoelectric material complicates the control of a piezoelectric actuator in high-precision application.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hysteresis modeling based on the hysteretic chaotic neural network

Liu

Xiu

2007

Neural Comput Applic

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hysteresis modeling based on the hysteretic chaotic neural network

Liu

Xiu

2007

Neural Comput Applic

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“…La implementación de control activo en maquinaria rotatoria proporciona ventajas para atenuar las amplitudes de vibración, durante el paro y arranque a través de velocidades críticas, y atenuar la vibración transitoria, tal como el desequilibrio repentino (pérdida de paletas, alabes, etc.). Palazzolo et al (1993), proponen el uso de actuadores piezoeléctricos (Figura 3.a) para el control activo de vibraciones. El uso de estos actuadores permite atenuar las amplitudes de vibración tanto en el transitorio como en velocidades constantes de operación, donde, los actuadores son modelados mediante resortes y amortiguadores; con la fuerza que se aplica se modifican las propiedades de rigidez y amortiguamiento del sistema.…”

Section: Introductionunclassified

Control de Vibraciones en Maquinaria Rotatoria

Blanco¹,

Beltrán²,

Silva³

et al. 2010

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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Resumen: La vibración causada por el desequilibrio es un problema común que se presenta en la maquinaria rotatoria. En este artículo se presenta una revisión de los trabajos de investigación que se han realizado en el área de equilibrado y control activo de vibraciones en maquinaria rotatoria. Además, se presentan dos propuestas de solución a este problema de atenuación de vibraciones para tareas de seguimiento de trayectorias de realimentación de la salida deseada. La primera propuesta consiste en el uso de un cojinete móvil para modificar la longitud del rotor, y como consecuencia, la frecuencia natural, y así evitar las grandes amplitudes que ocurren en la resonancia. La segunda propuesta consiste en montar un disco equilibrador activo sobre el rotor, el cual contiene una masa de equilibrado que puede ubicarse en cualquier posición radial y angular dentro del disco para atenuar las vibraciones causadas por el desequilibrio residual. Puesto que ambas estrategias de control activo requieren información de la excentricidad del rotor, el método de identificación algebraica es utilizado para la estimación en línea de los valores de sus parámetros. Copyright © 2010 CEA.Palabras Clave: Control Activo de Vibraciones, Equilibrado Activo de Rotores, Identificación de Excentricidad. INTRODUCCIÓNLas fuentes comunes que generan vibraciones en la maquinaría rotatoria son principalmente el desequilibrio, resonancias y el desalineamiento. El desequilibrio ocurre cuando el eje principal de inercia no coincide con el eje geométrico del sistema, provocando vibraciones que generan fuerzas indeseables que son transmitidas principalmente a los soportes o cojinetes. La resonancia ocurre cuando una frecuencia natural del sistema se iguala con otra frecuencia de excitación y en esta condición ocurren las máximas amplitudes de vibración. Las máquinas rotatorias, generalmente, operan por encima de la primera frecuencia natural, es decir, pasan por al menos una resonancia. En la actualidad, se quiere operar la maquinaria rotatoria a velocidades cada vez más altas, por arriba de la primera velocidad crítica, por lo que, surge la necesidad de equilibrar estas máquinas para evitar catástrofes o que se dañen los componentes debido a las fuerzas que se generan por las vibraciones excesivas al pasar por la resonancia.Para equilibrar la maquinaria rotatoria se han propuestos diversos métodos o dispositivos pasivos y activos con el objetivo de atenuar las vibraciones causadas por el desequilibrio o las resonancias (Green et al., 2008;Hredzak et al., 2006; ChongWon, 2006;Ward, 2004, Zhou y Shi, 2001).En el control pasivo el sistema rotatorio se modifica estando el rotor fuera de línea, es decir, el rotor es parado para realizar el ajuste de alguno o todos sus parámetros tales como, su masa, rigidez y amortiguamiento. Existen diversos métodos para el equilibrado pasivo de maquinaria rotatoria, algunos de estos son el equilibrado en un plano, dos o múltiples planos y el equilibrado modal. Mediante estos métodos se puede estimar cual es la direcció...

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“…Several contributions have demonstrated the feasibility of rotor vibration control by using stacked piezoelectric actuators that either act directly on the shaft, or in conjunction with conventional support bearings [25,26].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Active Control and Energy Cost Assessment of a Rotating Machine

Mahfoud

Skladanek

Hagopian

2011

Shock and Vibration

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Abstract.The performances for controlling a rotating machine by using either an Electromagnetic Actuator or a Piezoelectric Actuator are compared in this work. The aim is to establish selection criteria based on environmental impact. Life Cycle Analysis shows that the operating stage has a considerable impact. In this study, only the operating stage is considered. The energy consumed by the actuators seems to be the appropriate indicator for the same "mechanical" performances. Numerical studies are carried out in order to quantify the energy consumed in each case. Modal control strategy with a fuzzy controller is used. The controller inputs are displacements and velocities. The system studied is modeled by using finite element method and the electrical circuit of each actuator is modeled by using basic electricity and electromagnetism theories. Several configurations are assessed and defined by using the chosen Functional Unit.The results obtained show that both controllers are efficient and enable recommendations for optimal control procedures design for the energy consumed.Keywords: Control, rotordynamics, life cycle analysis, energy consumption Nomenclature a = EMA geometric parameter (Fig. 2), mm b = EMA geometric parameter (Fig. 2), mm c = EMA geometric parameter (Fig. 2), mm C 0 = PEA capacity, F d = EMA geometric parameter (Fig. 2), mm e = effective air gap, mm EMA = electromagnetic actuator f = EMA geometric parameter (Fig. 2), mm

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Hybrid Active Vibration Control of Rotorbearing Systems Using Piezoelectric Actuators

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Hysteresis modeling based on the hysteretic chaotic neural network

Hysteresis modeling based on the hysteretic chaotic neural network

Control de Vibraciones en Maquinaria Rotatoria

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