Il controllo modale per lo smorzamento di vibrazioni in sistemi meccanici : confronto tra IMSC e DMSC

The present work describes a new control technique for the vibration reduction of exible structures, based on modal approach and named Dependent Modal Space Control (DMSC). The well known Independent Modal Space Control (IMSC), devised in the '80 s, allows changing the frequency and the damping of the controlled modes leaving the mode shapes unaltered by using diagonal control gain matrices. The DMSC, instead, besides frequency and damping, can also impose the controlled mode shapes by making use of full control gain matrices. In many applications, due to the limited number of sensors-actuators available for control and the worsening spillover e ects, the generic eigenvector imposition is not possible. On the other hand, an optimal eigenstructure assignment can be suitably computed in order to reduce the structure vibration by minimizing an Input-Output performance index. In order to prove the advantages of this new method, a comparison between the IMSC and DMSC is provided using numerical and experimental simulation on a cantilevered beam.

Il presente lavoro descrive una nuova logica di controllo, basata sull'approccio modale per la riduzione delle vibrazioni, chiamata Controllo Modale Dipendente (DMSC). Il ben noto Controllo Modale Indipendente (IMSC), sviluppato intorno agli anni 80, tramite l'utilizzo di matrici di guadagno diagonali nel sistema di riferimento principale permette di modi care indipendentemente le frequenze proprie e gli smorzamenti dei modi controllati lasciando inalterate le forme modali. Il DMSC invece, a parte la scelta dei modi controllati in termini di autovalori, modi ca anche le forme modali tramite l'utilizzo dei termini extra-diagonali delle matrici dei guadagni citate precedentemente. In molte applicazioni, il numero di sensori e attuatori disponibili per il controllo è limitato ed imposto e gli e etti di spillover non permettono l'assegnazione esatta dei modi di vibrare del sistema in anello chiuso. Tali modi vengono quindi ottenuti a priori tramite un algoritmo genetico che ne calcola il set ottimale per la minimizzazione di un determinato indice di prestazione. I vantaggi di questa nuova strategia di controllo ed il confronto con il classico IMSC sono stati provati tramite simulazioni numeriche e prove sperimentali su un sistema meccanico rappresentato da una trave incastrata.