압전세라믹이 작동기로 부착된 외팔보 진동 시스템의 식별과 능동제어 (Identification and Active Control of a Cantilever Beam Vibration System with a Piezoceramic Actuator)

서지정보

· 발행기관 : 국제차세대융합기술학회
· 수록지 정보 : 차세대융합기술학회논문지 / 8권 / 2호 / 263 ~ 268페이지
· 저자명 : 황동환, 송병근

초록

이 논문은 시스템 식별 기법을 이용하여 외팔보 진동제어 시스템의 수학적 모델을 구한 후 PID 제어기를장착하여 효과적인 진동제어 결과를 제시하였다. 압전세라믹(piezo-ceramic)은 작동기로서 가장 기본적인 유연 구조물의 형태인 외팔보의 진동을 억제하는데 사용되었으며 레이저 센서가 보의 굽힘 변위를 측정하는데 사용되었다. 압전 세라믹의 입력 전압으로부터 레이저 감지기의 출력 전압까지의 전달함수를 계단입력에 대한 응답 실험데이터에 시스템 식별 기법을 적용하여 구하였다. PID제어기는 산업현장에서 널리 사용되고 있으나, 적절한 이득 값을 결정하는 것은 간단하지 않아, 본 연구에서는 Ziegler-Nichols 기법을 통해 PID 제어기를 튜닝하여 압전 세라믹을 작동기로 사용하는 외팔보 시스템의 진동 제어에 적용하였고 시뮬레이션과 실험적 결과를 통하여 시스템식별 기법을 통해 구한 수학적 모델의 유용성과 설계된 제어기의 효과적인 진동 제어 성능을 확인하였다.

영어초록

In this paper first we obtained a mathematical model for a cantilever beam vibration control system with a piezoceramic actuator using system identification techniques and then implemented a PID controller for active vibration control. A piezoceramic is used as an actuator to control the vibration of a cantilever beam which has been used in many real structures, and a laser sensor is used to measure tip displacement of the cantilever beam in transverse motion. A transfer function from piezoceramic’s input voltage to laser sensor’s output voltage is obtained using system identification techniques utilizing experimental data from step response of the open-loop cantilever beam control system. The PID controller is tuned by Ziegler-Nichols technique and implemented to the beam control system. The result exhibits good performance in terms of vibration reduction, which validates the identification of the system and tuning of the PID controller.

참고자료

· 없음