Title
Динамичко понашање паметних танкозидних композитних структура
Creator
Zorić, Nemanja D., 1983-
Copyright date
2013
Object Links
Select license
Autorstvo 3.0 Srbija (CC BY 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence, čak i u komercijalne svrhe. Ovo je najslobodnija od svih licenci. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Датум одбране: 10.05.2013.
Other responsibilities
mentor
Mitrović, Zoran, 1964-
komentor
Simonović, Aleksandar, 1975-
član komisije
Lazarević, Mihailo, 1964-
član komisije
Mladenović, Nikola, 1958-
član komisije
Rusov, Srđan, 1959-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Mašinski fakultet
Alternative title
Dynamic behavior of smart thin-walled composite structures
Publisher
[Н. Зорић]
Format
PDF/A (206 listova)
description
Машинство - Механика / Mechanical engineering - Mechanics
Abstract (sr)
Ова докторска дисертација бави се оптимизацијом и активним
пригушењем вибрација паметних танкозидних композитних структура помоћу
пиезоелектричних актуатора и сензора. Развијен је математички модел плочасте
композитне структуре са интегрисаним актуаторима и сензорима. Проблем је
дефинисан методом коначних елемената базиране на теорији смицања трећег
реда. Конститутивне једначине и веза између померања и деформација су
линеарне. У даљем раду, представљен је проблем одређивања оптималних
величина, положаја и оријентација актуатор – сензор парова, а затим су
дефинисане функција циља и ограничења. Такође, извршена је синтеза методе
коначних елемената и оптимизације ројем честица и применом дефинисаних
критеријума оптимизације, извршена је оптимизација величине, положаја и
оријентације пет актуатор-сензор парова на квадратним укљештеним
композитним плочама са следећим конфигурацијама слојева: (90°/0°/90°/0°)S,
(90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) и (45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°). Актуатори и
сензори, који се разматрају у овој дисертацији, једнаких су димензија, исто су
оријентисани и налазе се на супротним странама плоче: актуатор на горњој
страни, а сензор на доњој страни плоче. Ради превазилажења проблема приликом
синтезе конвенционалних управљачких алгоритама који се јављају услед
стохастичне природе вибрација, представљен је оптимизовани самоподешавајући
фази-логички управљачки систем. Главна идеја овог управљачког система је
праћење амплитуде и самоподешавање улазних скалирајућих фактора на основу
амплитуде. Функције припадности су параметризоване, а оптимална комбинација
параметара нађена је помоћу оптимизације ројем честица на основу дефинисаних
критеријума оптимизације. Разматрана су два принципа закључивања: Мамдани
принцип закључивања и Такаги-Сугено-Канг принцип закључивања нултог реда.
Нумерички примери су дати за композитну конзолу и композитну укљештену
плочу за слободне и принудне вибрације. За конзолу разматрана је једно-улазно-
једно-излазна („Single input – single output“, „SISO“) конфигурација, а за плочу
више-улазно-више-излазна („Multiple inputs – multiple outputs“, „MIMO“)
конфигурација. Извршено је поређење перформанси приликом употребе
различитих принципа фази закључивања, као и поређење оптимизованог
самоподешавајућег фази-логичког управљачког система са линеарно-квадратним
регулатором.
Abstract (en)
This doctoral dissertation deals with optimization and active vibration
suppression of smart thin-walled composite structures by using piezoelectric actuators
and sensors. Mathematical model of plate composite structure with integrated actuators
and sensors is developed. The problem is formulated using the finite element method
based on the third order shear deformation theory. Constitutive equations and the strain
- displacement relations are linear. In further work, the problem of determination of
optimal sizes, positions and orientations of actuator – sensor pairs are presented and,
after that, objective functions and constraints are defined. Also, the integration of finite
element method and particle swarm optimization is performed and using defined
optimization criteria, the optimization of sizes, positions and orientations of five
actuator – sensor pairs on square cantilever composite is performed. The cantilever
composite plates have following orientation of layers: (90°/0°/90°/0°)S,
(90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) и (45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°). Actuators and
sensors considered in dissertation are collocated. In order to overcome problems during
conventional control algorithm synthesis which occur due to vibration’s stochastic
nature, the optimized self-tuning fuzzy logic controller is presented. The main idea of
proposed controller is amplitude monitoring and self-tuning of input scaling factors
based on amplitude. Membership functions are parameterized and optimal combination
of parameters are found by using the particle swarm optimization method based on
previously defined optimization criteria. Two inference methods are considered: the
Mamdani and zero-order Takagi-Sugeno-Kang inference methods. Numerical studies
are provided for composite cantilever beam and composite cantilever plate for both free
and forced vibrations. Single-input single-output (SISO) configuration is considered for
the cantilever beam and multiple-input multiple-output (MIMO) configuration is
considered for cantilever plate. Comparisons of control performances for these two
types of inference methods as well as optimized self-tuning fuzzy logic controller with
linear quadratic regulator are performed.
Authors Key words
паметне танкозидне композитне структуре, пиезоелектрични
актуатори, активно пригушење вибрација, метода коначних елемената, модална
анализа, оптимизација ројем честица, фази-логичко управљање, мамдани принцип
закључивања, Такаги-Сугено-Канг принцип закључивања нултог реда
Authors Key words
smart thin-walled composite structures, piezoelectric actuators, active
vibration reduction, finite element method, modal analysis, particle swarm optimization,
fuzzy logic control, Mamdani inference methods, zero-order Takagi-Sugeno-Kang
inference method
Classification
53
Subject
Pametne strukture
Type
Tekst
Abstract (sr)
Ова докторска дисертација бави се оптимизацијом и активним
пригушењем вибрација паметних танкозидних композитних структура помоћу
пиезоелектричних актуатора и сензора. Развијен је математички модел плочасте
композитне структуре са интегрисаним актуаторима и сензорима. Проблем је
дефинисан методом коначних елемената базиране на теорији смицања трећег
реда. Конститутивне једначине и веза између померања и деформација су
линеарне. У даљем раду, представљен је проблем одређивања оптималних
величина, положаја и оријентација актуатор – сензор парова, а затим су
дефинисане функција циља и ограничења. Такође, извршена је синтеза методе
коначних елемената и оптимизације ројем честица и применом дефинисаних
критеријума оптимизације, извршена је оптимизација величине, положаја и
оријентације пет актуатор-сензор парова на квадратним укљештеним
композитним плочама са следећим конфигурацијама слојева: (90°/0°/90°/0°)S,
(90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) и (45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°). Актуатори и
сензори, који се разматрају у овој дисертацији, једнаких су димензија, исто су
оријентисани и налазе се на супротним странама плоче: актуатор на горњој
страни, а сензор на доњој страни плоче. Ради превазилажења проблема приликом
синтезе конвенционалних управљачких алгоритама који се јављају услед
стохастичне природе вибрација, представљен је оптимизовани самоподешавајући
фази-логички управљачки систем. Главна идеја овог управљачког система је
праћење амплитуде и самоподешавање улазних скалирајућих фактора на основу
амплитуде. Функције припадности су параметризоване, а оптимална комбинација
параметара нађена је помоћу оптимизације ројем честица на основу дефинисаних
критеријума оптимизације. Разматрана су два принципа закључивања: Мамдани
принцип закључивања и Такаги-Сугено-Канг принцип закључивања нултог реда.
Нумерички примери су дати за композитну конзолу и композитну укљештену
плочу за слободне и принудне вибрације. За конзолу разматрана је једно-улазно-
једно-излазна („Single input – single output“, „SISO“) конфигурација, а за плочу
више-улазно-више-излазна („Multiple inputs – multiple outputs“, „MIMO“)
конфигурација. Извршено је поређење перформанси приликом употребе
различитих принципа фази закључивања, као и поређење оптимизованог
самоподешавајућег фази-логичког управљачког система са линеарно-квадратним
регулатором.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.