The contribution of residual terms on the dynamics of piezoelectric systems

The development of control systems for lightweight structures has found in the use of piezoelectric actuators a valid tool for the attenuation of vibrations. These actuators are composed by a piezoelectric device, glued on the mechanical structure, connected to an electrical circuit. In the case under consideration, the circuit’s made by a passive impedance, obtained through the connection of a resistance and an inductance. The thesis work objective is to optimize the impedance of the electromechanical system in order to dampen the amplitude in resonance of a single mode. The optimization takes place through the use of single-mode models of vibration, obtained by means of modal analysis, and built considering the effect of the electrical and mechanical residuals of the modes of vibration neglected during the single-degree of freedom aproximation, and evaluate them performances in relation to the optimized controller obtained by means of a multimodal approach.

Lo sviluppo di sistemi di controllo per strutture leggere ha trovato nell'utilizzo degli attuatori piezoelettrici un valido strumento per l'attenuazione delle vibrazioni. Tali attuatori sono composti dal dispositivo piezoelettrico, incollato sulla struttura meccanica, e da un circuito elettrico, nel caso in esame viene considerato un circuito composto da un'impedenza passiva, ottenuta tramite il collegamento di una resistenza ed un'induttanza. Il lavoro di tesi è volto all'ottimizzazione dell'impedenza del sistema elettromeccanico in modo tale da smorzare l'ampiezza in risonanza di un singolo modo di vibrare. L'ottimizzazione avviene mediante l'utilizzo di modelli a singolo modo di vibrare, ottenuti per mezzo dell'analisi modale, costruiti in maniera tale da considerare l'effetto dei residui elettrici e meccanici esercitati dai modi di vibrare trascurati durante l'approssimazione del sistema a singolo modo di vibrare, e valutarne le performance in relazione al controllore ottimizzato considerando un approccio multimodale.