Semi-passive vibration control using shunted piezoelectric materials

par Saber Mohammadi

Thèse de doctorat en Génie électrique. Energie et système

Sous la direction de Daniel Guyomar.

Soutenue en 2008

à Villeurbanne, INSA .

  • Titre traduit

    Semi-passif des control vibrations utilisant des matériaux piézoélectriques


  • Résumé

    Les travaux de cette thèse concernent l'étude d'une technique particulière se rapportant au traitement de la tension générée par les éléments piézoélectriques. Cette technique non linéaire augmente considérablement l'effet de la conversion électromécanique des matériaux piézoélectriques. Cette technique appelée synchronise switch damping (SSD) a été mis au point en laboratoire de génie électrique et férroélectricite de l'INSA-Lyon. L’un des avantages de ces techniques est la possibilité d’être autoalimenté par la conversion de l’énergie électrique par des éléments piézoélectriques. Le présent travail propose une nouvelle approche du contrôle pour les techniques SSD permettant l'augmentation de l'amortissement dans le cas de vibrations complexes tels que les excitations aléatoires. Cette nouvelle approche est l'approche statistique sur fenêtre glissante dans le temps par rapport à la tension piézo-électrique ou le déplacement de l'ouvrage. Les résultats numériques et expérimentaux ont été présentés pour une poutre encastrée libre. Ces résultats montrent l’efficacité de cette nouvelle stratégie de contrôle, avec la capacité des patchs piézoélectrique pour amortir les vibrations de la structure. L'effet de la taille des patchs piézo-électrique sur l’amortissement des vibrations et leur sensibilité aux variations de la force d'excitation sont aussi présentées. Enfin, il montre l'effet des conditions aux limites sur la technique SSDI.


  • Résumé

    The work of this thesis concerns to study of a particular technique related to the treatment of generated voltage by the piezoelectric elements. This nonlinear technique increases the effect of electromechanical conversion of piezoelectric materials considerably. This technique called Synchronized Switching Damping (SSD) has been developed in laboratory of electrical engineering and ferroelectricity of INSA-Lyon. The advantage of these techniques is that can be self-powered by using the converted electrical energy by piezoelectric elements. The presented work propose a new approach of control for the SSD techniques that allowing to increase of damping in the case of complex vibration such as random excitations. This new approach is the statistical approach on the sliding time window of the piezoelectric voltage or displacement of structure. Numerical as well as the experimental results have been presented for a cantilever beam. These results show the ability of the piezoelectric patches with passive shunting to damp out the structural vibration and also show that this new strategy of control is very efficient. The effect of the size of piezoelectric patches on the vibration damping and their damping sensibility to the variations of the excitation force parameters have been presented as well. Finally, it shows the effect of boundary conditions on the SSDI technique.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (151 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [142]-151

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3319)
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