Collaborative Research: Hybrid Control of Gear System Vibration with Time-Varying Dynamics via Piezo-Composite Array

合作研究:通过压电复合材料阵列对时变动力学齿轮系统振动进行混合控制

基本信息

  • 批准号:
    1130724
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this collaborative project by University of Connecticut, University of Tennessee and Tennessee State University is to create new theories and a potentially transformative technology to effectively control the gear system-induced vibration propagation. In gear systems, multi-tonal vibrations are induced as a result of parametric variations in tooth mesh stiffness caused by kinematic variations in the number of teeth in contact and tooth flexibility. In this project, we plan to develop a multi-layered, hybrid control methodology to enable multi-tonal vibration suppression of parametric time-varying gear system dynamics via simultaneous passive isolation and active control. Specifically, we will develop bi-periodic extension-twist coupled piezoelectric / composite struts with tunable frequency stop-bands to block high frequency vibration propagation, and in the meantime employ the piezoelectric transducers in the struts to realize a dual-loop adaptive feedforward / time-varying feedback control strategy based on Floquet decomposition that provides active suppression of self-exited vibrations. With these innovations, the new methodology will rigorously address the major challenges in gear system vibration control, e.g. wide spectrum multi-tonal vibrations, time-varying dynamics with parametric excitations, and non-stationary responses. Gears are critical components in many energy, aircraft, automobile, and marine/ship systems. If successful, the outcome of this research can lead to not only increased durability, reliability and efficiency of those systems, but also improved human operating and living environment. Particularly, reduction of gear-induced vibration and associated noise emissions can play a critical role in wind energy development. By carrying out the educational tasks, the PIs will disseminate the research findings through classroom teaching, community outreach, and involving under-represented and minority group students in capstone projects, thereby contributing significantly to workforce training.
康涅狄格大学,田纳西大学和田纳西州立大学这一合作项目的研究目标是创建新的理论和潜在的变革性技术,以有效控制齿轮系统引起的振动传播。 在齿轮系统中,由于运动网状刚度的参数变化是由接触和牙齿柔韧性的牙齿变化引起的,因此引起了多色调振动。 在这个项目中,我们计划开发一种多层混合控制方法,以通过同时的被动隔离和主动控制来实现参数时变齿轮系统动力学的多色调振动抑制。 具体而言,我们将开发双期扭转扭转扭曲耦合的压电 /复合支撑杆,具有可调的频率停止带,以阻止高频振动的传播,并在此期间采用双重振动的压电,以实现双重振动的decountion decountion decountion decountion floforward / decoustion floeffore forfor forfor forcort forcourtion floo,振动。 通过这些创新,新方法将严格解决齿轮系统振动控制中的主要挑战,例如广泛的多色调振动,具有参数激发的时变动力学以及非平稳响应。齿轮是许多能量,飞机,汽车和海洋/船舶系统中的关键组件。 如果成功的话,这项研究的结果不仅会提高这些系统的耐用性,可靠性和效率,还可以改善人类的运营和生活环境。 特别是,减少齿轮引起的振动和相关的噪声排放可能在风能发展中起关键作用。 通过执行教育任务,PIS将通过课堂教学,社区宣传来传播研究结果,并让代表性不足和少数民族的学生参与顶峰项目,从而为劳动力培训做出了重大贡献。

项目成果

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知道了