Control Activo de Vibraciones de Estructuras en Voladizo mediante la Integración de la Acción de Control en Bucle Cerrado en la Solución Transitoria del Modelo de Elementos Finitos y una Aplicación a Alas de Aeronaves
Autores: Bülbül, lker; Akda, Murat; Karagülle, Hira
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control Activo de Vibraciones de Estructuras en Voladizo mediante la Integración de la Acción de Control en Bucle Cerrado en la Solución Transitoria del Modelo de Elementos Finitos y una Aplicación a Alas de Aeronaves
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Control de vibraciones
Simulaciones
Experimentos
Señal de retroalimentación
Galgas extensométricas
ANSYS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se considera primero el control activo de vibraciones (AVC) de una viga en voladizo con una masa en el extremo, y se estudia experimentalmente y a través de simulaciones. Se utilizan el método de transformada de Laplace, el método de Newmark y ANSYS para las simulaciones. Se asume que una fuerza de impulso aplicada a la masa y la actuación de velocidad aplicada a la base son la perturbación y la entrada de control, respectivamente. El desplazamiento de la masa se toma como la señal de retroalimentación en las simulaciones. Cuatro galgas extensométricas están ubicadas cerca del punto más bajo, conectadas con un puente de Wheatstone, y la tensión de salida de un amplificador de celda de carga (LCA) se utiliza como la señal de retroalimentación en los experimentos. Se considera la retroalimentación de deformación en los experimentos porque es fácil de implementar, rentable y se puede utilizar en aplicaciones. Las señales de desplazamiento experimentales obtenidas de la parte superior de la viga se comparan con las señales de salida del LCA y se observa que son aproximadamente linealmente dependientes. La entrada de velocidad se genera con un actuador lineal impulsado por un servomotor en los experimentos. El control en lazo cerrado se logra mediante una computadora personal con una tarjeta DAQ PCI Adlink-9222 y un programa en C en los experimentos. La integración de la acción de control en lazo cerrado en la solución transitoria con el método de Newmark y ANSYS se implementa en las simulaciones. El valor de referencia de entrada se toma como cero para el control de vibraciones. El valor instantáneo de la señal de retroalimentación en un paso de tiempo se resta de cero para encontrar el valor de la señal de error y el valor de error se multiplica por la ganancia de control para calcular la señal de control. Los resultados de la simulación obtenidos con el método de Newmark y ANSYS están en buena concordancia con los resultados analíticos obtenidos con el método de transformada de Laplace. Los resultados de la simulación también están en una aceptación razonable con los resultados experimentales para explicar el comportamiento del éxito del AVC dependiendo de la ganancia de control, K. Después de verificar las soluciones de ANSYS, se aplica el procedimiento de ANSYS a un ala de avión como una estructura en voladizo compleja real. Se considera en este estudio el ala, con una longitud de 810.8 mm, 13 costillas con una longitud de 300 mm y un perfil aerodinámico NACA 4412. Se observa que el AVC de estructuras de ingeniería reales se puede simular integrando la acción de control en la solución transitoria en ANSYS.
Descripción
En este estudio, se considera primero el control activo de vibraciones (AVC) de una viga en voladizo con una masa en el extremo, y se estudia experimentalmente y a través de simulaciones. Se utilizan el método de transformada de Laplace, el método de Newmark y ANSYS para las simulaciones. Se asume que una fuerza de impulso aplicada a la masa y la actuación de velocidad aplicada a la base son la perturbación y la entrada de control, respectivamente. El desplazamiento de la masa se toma como la señal de retroalimentación en las simulaciones. Cuatro galgas extensométricas están ubicadas cerca del punto más bajo, conectadas con un puente de Wheatstone, y la tensión de salida de un amplificador de celda de carga (LCA) se utiliza como la señal de retroalimentación en los experimentos. Se considera la retroalimentación de deformación en los experimentos porque es fácil de implementar, rentable y se puede utilizar en aplicaciones. Las señales de desplazamiento experimentales obtenidas de la parte superior de la viga se comparan con las señales de salida del LCA y se observa que son aproximadamente linealmente dependientes. La entrada de velocidad se genera con un actuador lineal impulsado por un servomotor en los experimentos. El control en lazo cerrado se logra mediante una computadora personal con una tarjeta DAQ PCI Adlink-9222 y un programa en C en los experimentos. La integración de la acción de control en lazo cerrado en la solución transitoria con el método de Newmark y ANSYS se implementa en las simulaciones. El valor de referencia de entrada se toma como cero para el control de vibraciones. El valor instantáneo de la señal de retroalimentación en un paso de tiempo se resta de cero para encontrar el valor de la señal de error y el valor de error se multiplica por la ganancia de control para calcular la señal de control. Los resultados de la simulación obtenidos con el método de Newmark y ANSYS están en buena concordancia con los resultados analíticos obtenidos con el método de transformada de Laplace. Los resultados de la simulación también están en una aceptación razonable con los resultados experimentales para explicar el comportamiento del éxito del AVC dependiendo de la ganancia de control, K. Después de verificar las soluciones de ANSYS, se aplica el procedimiento de ANSYS a un ala de avión como una estructura en voladizo compleja real. Se considera en este estudio el ala, con una longitud de 810.8 mm, 13 costillas con una longitud de 300 mm y un perfil aerodinámico NACA 4412. Se observa que el AVC de estructuras de ingeniería reales se puede simular integrando la acción de control en la solución transitoria en ANSYS.