Original Article
  • Design optimization of distributed piezoelectric sensor/actuator for vibration control of laminated composite plate
  • Jung-Kyu Ryou, Keun-Young Park, Seung-Jo Kim
  • 복합재 적층판의 진동 제어를 위한 분포형 압전 감지기/작동기 설계 최적화
  • 유정규(서울대학교 항공우주공학과), 박근영(현대자동차 승용1 연구소), 김승조(서울대학교 항공우주공학과)
Abstract
복합재 적층판의 효율적인 진동 제어를 위한 분포형 압전 감지기와 작동기를 설계하였다. 유한요소법을 이용하여 압전 감지기와 작동기를 포함한 구조물을 모델링하였다. 압전 변환기의 성능을 향상시키기 위하여 이방성 압전 필름의 전극 패턴을 최적화하였다. 또한 압전 필름의 이방성을 활용하기 위하여 PVDF 필름의 다양한 적층각을 고려하였다. 판 구조물의 전 표면에 걸친 전극 패턴은 각각의 전극 조각을 유효 또는 무효 전극으로 구분함으로써 결정하였다. 작동기는 주어진 초기 조건에 대하여 시스템의 에너지를 최소화시키도록 설계하였으며, 감지기 설계시에는 관측 스필오버의 최소화를 설계 조건으로 삼았다. 제어 모드와 비제어 모드의 모달 제어력을 변환기의 성능 평가를 위한 지수로 삼았다. 최적화 기법으로는 이산화 문제에 적합한 유전자 알고리듬을 사용하였다. 이산 LQG을 이용하여 제어기를 설계하고 실시간 제어를 수행하였다. 압전감지기, 작동기 및 이들 변환기를 포함한 일체 구조의 성능을 실험적으로 확인하고 계산 결과와 비교하였다.

복합재 적층판의 효율적인 진동 제어를 위한 분포형 압전 감지기와 작동기를 설계하였다. 유한요소법을 이용하여 압전 감지기와 작동기를 포함한 구조물을 모델링하였다. 압전 변환기의 성능을 향상시키기 위하여 이방성 압전 필름의 전극 패턴을 최적화하였다. 또한 압전 필름의 이방성을 활용하기 위하여 PVDF 필름의 다양한 적층각을 고려하였다. 판 구조물의 전 표면에 걸친 전극 패턴은 각각의 전극 조각을 유효 또는 무효 전극으로 구분함으로써 결정하였다. 작동기는 주어진 초기 조건에 대하여 시스템의 에너지를 최소화시키도록 설계하였으며, 감지기 설계시에는 관측 스필오버의 최소화를 설계 조건으로 삼았다. 제어 모드와 비제어 모드의 모달 제어력을 변환기의 성능 평가를 위한 지수로 삼았다. 최적화 기법으로는 이산화 문제에 적합한 유전자 알고리듬을 사용하였다. 이산 LQG을 이용하여 제어기를 설계하고 실시간 제어를 수행하였다. 압전감지기, 작동기 및 이들 변환기를 포함한 일체 구조의 성능을 실험적으로 확인하고 계산 결과와 비교하였다.

Keywords:

This Article

  • 1997; 10(3): 98-108

    Published on Jun 30, 1997

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