عنوان
كنترل فعال تشعشع صوتي از ورقهاي ضخيم پيزولايه اي
نويسنده اصلي
حماد كشاورزپور
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
در اين پاياننامه يك مدل جامع و فراگير از پاسخ تحليلي ارتعاشي صوتي ورقهاي مستطيلي و دايروي - پيزولايهاي هوشمند با هر ضخامت دلخواه توسعه داده شده است. در اين راستا، پاسخ ديناميكي سازه سيال - براي ورقهاي لايهاي )با هر نوع آرايش لايه و جنس دلخواه شامل همسانگرد، پيزوالكتريك، كامپوزيت، FGM و ...( در مجاورت محيط آكوستيكي و در يك جداساز ) baffle ( نامتناهي صلب، به ازاي هر گونه بارگذاري ديناميكي مكانيكي، الكتريكي و يا تركيبي از آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. از تئوري دقيق پيزوالاستيسيته سهبعدي خطي جهت مدلسازي كامل رفتار ديناميكي سازههاي هوشمند مستطيلي و دايروي با ضخامت دلخواه و بدون هيچ فرض سادهكننده بهره گرفته شده است. همچنين، براي نخستين بار مدل تابش صوتي رايلي با مدل الاستيك سهبعدي سازه تركيب و كوپل شده و يك مدل يكپارچه سازه- سيال با قابليت اعمال همزمان اثرات متقابل بين سازه و محيط آكوستيكي استخراج شده در حالي كه محدوديتهاي مدلهاي پيشين بر نوع بارگذاري سيال آكوستيكي )اعم از سبك يا كمچگال بودن و يكطرفه بودن( برداشته شده است.
به طور خاص، دو سازه هوشمند مستطيلي و دايروي متشكل از يك لايه همسانگرد عرضي ميزبان
)مياني( پوشانده شده با لايههاي حسگر و عملگر گسترده پيزوالكتريك در نظر گرفته شده به طوري كه لايههاي گسترده حسگر و عملگر، جهت اندازهگيري و تحريك سرعت حجمي )مود اول تابشي( سازه انتخاب شدهاند. به وسيله نگاشتهاي خطي و استفاده از توابع شكل مود متعامد متناسب با هندسه ورقهاي مستطيلي و دايروي، معادلات الاستيسيته حاكم به دو سيستم فضاي حالت مجزا تبديل شده و مدل جامع الاستو آكوستيك با اعمال شرايط مرزي مكانيكي، الكتريكي و آكوستيكي به فرم سيستم معادلات جبري - خطي ماتريسي حاصل شده است. با حل عددي سيستم معادلات خطي مدل جامع پاسخ ارتعاشي صوتي - ورقهاي پيزولايهاي مستطيلي و دايروي بدون محدوديت بر نسبت ضخامت طول سازه، جنس و تعداد - لايههاي سازه، چگالي و تعداد محيط سيال اطراف به دست آمده است. صحت و اعتبار نتايج حاصل از مدل جامع الاستو آكوستيك از طريق مقايسه با نتايج حاصل از نرمافزار اجزاء محدود و اطلاعات موجود در - مقالات نيز تاييد شده است.
در ادامه، امكان كنترل فعال توان صوتي تابششده از سازههاي لايهاي با ضخامت دلخواه بر پايه كنترل مود اول تابشي سيستم به وسيله مجموعه لايههاي حسگر/عملگر سرعت حجمي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مسير، ابتدا شناسايي سيستم با الگوريتم زيرفضاي N4SID روي مجموعه دادههاي عملگر و حسگر انجام شده و ماتريسهاي فضاي حالت و تابعهاي تبديل مورد نياز از ديناميكهاي سيستم كوپل سازه/سيال استخراج گرديدهاند. سپس، براي كنترل فعال تابش صوتي يك كنترلكننده بهينه خطي LQG و يك كنترلكننده مقاوم نُرم تركيبي ℋ2/ℋ∞ طراحي و شبيهسازي شدهاند در حالي كه سازه هوشمند تحت م اغتشاشات الكترومكانيكي و عدمقطعيتهاي فركانس بالا قرار دارد. شبيهسازيهاي عددي انجامشده، تاثير مطلوب روش عملگر/حسگر سرعت حجمي به همراه استراتژي كنترل بهينه LQG و كنترل مقاوم ℋ2/ℋ∞
در فرونشاندن تابش صوتي از ورقهاي ساندويچي سهلايه مستطيلي و دايروي در هر دو حوزه فركانس و زمان را نشان ميدهند. همچنين، عملكرد سيستم در كنترل بهينه به ازاي پارامترهاي كنترلي مختلف و اغتشاشات مكانيكي پهنباند ضربهاي و تصادفي مقايسه شدهاند. به علاوه، كارايي كنترل مقاوم چندهدفه در دستيابي به رديابي و حذف اغتشاش بهتر در مقايسه با كنترلكنندههاي ℋ2 و ℋ∞ مشاهده شده است.
شماره ركورد
189470
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
طراحي كاربردي
استاد راهنما
دكتر سيد محمد هاشمي نژاد