Aktiv Demping av Bromodeller

Abstract

Ved gjennomføring av forsøk med brumodeller i NTNUs vindtunnel, kan uønskede høyfrekvente vibrasjoner forekomme i modellene på grunn av vind og andre dynamiske krefter. I denne oppgaven diskuteres bruken av aktuatorer, sensorer og kontrollalgoritmer for å utvikle en aktiv demper for reduksjon av slike høyfrekvente vibrasjoner. Dette ble gjort ved å utføre eksperimenter på en aluminiumsbjelke og ved å utvikle et simuleringsprogram i MATLAB. Både de eksperimentelle og numeriske resultatene antyder at solenoider er godt egnet for reduksjon av vibrasjoner i systemer utsatt for bevegelser forårsaket av en initiell forskyvning. For eksperimenter med et tilfeldig kraftforløp - som er mer relevant for vindtunnelforsøk – viser imidlertid MATLAB simuleringen at «voice coil aktuatorer» (VCA) er bedre egnet enn solenoider. Ytterligere eksperimenter med VCA er nødvendig for å optimalisere applikasjonen. Et forslag til hvordan dette kan gjøres ved bruk av CompactRIO, et akselerometer, en servo drive og en VCA er inkludert.

When performing wind tunnel experiments on bridge section models in the Fluid Mechanics Laboratory at NTNU, unwanted high frequent vibrations may occur in the models, due to wind and motion induced forces. This thesis discusses different actuators, sensors and control algorithms for developing an active damping solution for reducing these high frequent vibrations. This was done by carrying out experiments on an aluminum test beam and develop a MATLAB simulation program for further testing. Both the experimental and numerical results suggest that solenoids are well suited for vibration reduction in systems subjected to motions caused by an initial displacement. However, for experiments with random induced forces - which are more relevant to the wind tunnel case - voice coil actuators perform better than solenoids, based on simulations with the developed MATLAB program. Further experimental testing with voice coil actuators are necessary to optimize the application. A suggestion to how this can be done is included, with the use of a CompactRIO, an accelerometer, a servo drive and a voice coil actuator.