14684

14684

كنترل صوتي - ارتعاشي يك ورق هوشمند پيزوالكتريك كوپل شده با محفظه آكوستيكي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

شهريورماه 1394

شهريورماه 1394

دكتر سيد محمد هاشمي نژاد

مكانيك

چكيده در اين پژوهش با بهره گيري از سه كنترل كننده فعال، غيرفعال و هيبريد ، كنترل همزمان صوت و ارتعاشات در يك سيستم متشكل از يك ورق هوشمند پيزوالكتريك سه لايه و يك محفظه آكوستيكي مكعب مستطيل شكل كوپل شده با آن مورد مطالعه قرار گرفته است. براي مدل سازي مسئله و به دست آوردن پاسخ سيستم در حوزه فركانس و زمان، از تئوري كلاسيك چيدمان لايه¬ها و معادله ماكسول براي ورق سه لايه پيزوالكتريك، تئوري مدار خطي براي مدار شنت و معادله موج خطي براي محيط آكوستيكي استفاده كرده¬ايم. همچنين با استفاده از بسط ميدان جابه¬جايي ورق و فشار محفظه برحسب توابع مثلثاتي متعامد و با بهره گيري از تئوري كوپلينگ مودال ، معادلات ديفرانسيل كوپل (در حوزه مودال) براي سيستم الكتريكي-مكانيكي-آكوستيكي به دست آمده اند. اين معادلات سپس در فرم فضاي حالت نمايش داده شده¬اند و در پايان به صورت عددي در حوزه زمان و فركانس مورد بررسي قرار گرفته-اند. علاوه بر اينيك مدار شنت سه شاخه كه هر شاخه آن متشكل از مقاومت، سلف و خازن است (بخش غيرفعال) و با يك منبع ولتاژ (بخش فعال) سري شده، به بخشي از لايه پيزوالكتريك متصل گرديده است و شاخه هاي آن بر روي سه فركانس اول سازه تنظيم شده¬اند (كنترل¬كننده هيبريد). اين منبع ولتاژ به كمك يك تنظيم كننده بهينه خطي مرتبه دوم كنترل مي¬شود و بهره هاي كنترلي محاسبه مي¬شوند. عملكرد سيستم¬هاي غيرفعال، فعال و هيبريد (غيرفعال+فعال) در حوزه زمان و فركانس، بر مبناي ولتاژ خروجي سنسور پيزوالكتريك، فشار يك نقطه از محفظه و سيگنال كنترلي با يكديگر مقايسه شده است. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه يك مدار شنت هيبريد (كه پارامترهاي مدار غيرفعال آن به طور مناسب انتخاب شده¬اند) گزينه بسيار مناسبي براي كنترل همزمان صوت و ارتعاشات در يك سيستم كوپل سازه و سيال است و انرژي كنترلي كمتري نسبت به يك كنترل كننده كاملا فعال نياز دارد. واژه‌هاي كليدي:برهم كنش سازه وسيال، محفظه آكوستيكي، كنترل هيبريد، شنت فعال-غيرفعال