Konzept zur aktiven Schwingungsreduktion an dünnwandigen Strukturen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Konzept zur aktiven Schwingungsreduktion an dünnwandigen Strukturen. Mit einer aktiven Schwingungsreduktion ist es möglich, mit der über die Aktoren zugeführten Stellgröße, den Schwingungen aktiv entgegen zu wirken. Dabei erfassen Sensoren die Schwingungen und führen das Signal an den Regler, der die Stellgröße berechnet. Das System bilden mit den Aktoren, Sensoren und dem Regler einen geschlossenen Regelkreis.
Die bereits veröffentlichten Arbeiten auf dem Gebiet aktiver Schwingungsreduktion beschränken sich oft auf eine vertiefte Behandlung theoretischer Grundlagen oder befassen sich ausschließlich mit akademischen Beispielen. In dieser Arbeit hingegen sollen mehrere wissenschaftliche Disziplinen zu einem ganzheitlichen Konzept verknüpft werden. Es werden sowohl die theoretischen Grundlagen im Hinblick auf die Anwendung beschrieben, wie auch eine aktive Regelung an einem experimentellen Versuchsobjekt umgesetzt. Das Konzept der Arbeit basiert folglich auf der Verknüpfung analytischer, numerischer und experimenteller Methoden der Strukturmechanik mit den Methoden der Systemtheorie und Regelungstechnik.
Als Versuchsobjekt dient ein dünnwandiger axialsymmetrischer Hohlzylinder, der Aufgrund seiner Symmetrieeigenschaften eine Mehrgrößenregelung erfordert. Elastische Piezo-Flächenwandler werden an die Zylinderstruktur angebracht und als Aktoren verwendet. Die Schwingungen der Struktur werden mit Beschleunigungssensoren erfasst. Die optimale Positionierung der Aktoren und Sensoren wird Anhand eines Optimierungskriteriums ermittelt. Als Regelungskonzept wird die Linear-Quadratische-Regelung eingesetzt.