کنترل فعال ارتعاشات و پایش سلامت به هنگام پنل ترک دار فضاپیمای انعطاف پذیر مجهز به وصله های پیزوالکتریک در مانور وضعیت

این مقاله به کنترل فعال ارتعاشات و پایش سلامت پنل ترک دار فضاپیمای انعطاف پذیر در مانور وضعیت با استفاده از وصله های حسگر/ عملگر پیزوالکتریک و روش فیدبک نرخ کرنش پرداخته است پنل انعطاف پذیر ترک دار با رویکرد تئوری تیر اویلر برنولی و روش المان محدود مدل سازی شده و معادله های غیر خطی حرکت سامانه کاملاً کوپل صلب- انعطاف پذیر با استفاده از روش لاگرانژ استخراج و با روش عددی نیومارک- بتا حل شده .است دو رویکرد پایش ،سلامت، به صورت آزمون و خطا و بیشینه نرخ کرنش های هر المان حین مانور به صورت به هنگام ) در کنار کنترل ارتعاشات با اعمال نیروی کنترلی مبتنی بر بیشترین مقادیر نرخ کرنش با تعداد معین و از پیش تعریف شده عملگرهای پیزوالکتریک در نظر گرفته شده است. بیشنه نرخ های کرنش با تغییر در شرایط ماموریت و جابه جایی ترک در لحظه تغییر کرده و به طور همزمان عملگرهای متناظر فعال می شوند (رویکرد) .دوم همچنین به منظور شناسایی رفتار کل سیستم ، ترک ،دار تابع انرژی متشکل از انرژی های جنبشی و پتانسیل پنل های انعطاف پذیر و پارامترهای وضعیت بدنه صلب با لحاظ ضرایب وزنی مختلف ارزش دهی شده است که معیار مناسبی از عملکرد رویکرد دوم( الگوریتم هوشمند پیشنهادی) است شبیه سازی ها برای مکان های مختلف ترک و ورودی های گشتاورهای خارجی وارد بر بدنه صلب فضاپیما در قالب یک مطالعه مقایسه ای در محیط متلب/سیمولینک، معیاری مناسب در تعیین تعداد مکان عملگرها و کاهش هزینه های توان مصرفی در فضاپیماهای مدرن امروزی در ماموریت های با دقت زیاد است.

Online Active Vibration Control and Health Monitoring of a Cracked Flexible Spacecraft Panels Equipped with Piezoelectric Patches During Attitude Maneuver

This paper deals with active vibration control (AVC) and structural health monitoring of a maneuvering flexible spacecraft with a cracked panel using piezoelectric (PZT) sensor/actuator patches and strain rate feedback (SRF) method. The cracked panel is modeled using the EulerBernoulli beam theory and the finite element method (FEM). The nonlinear equations of motion of the fully coupled rigidflexible system are extracted using the Lagrangian formulation and solved with Newmarkβ algorithm. Two approaches of structural health monitoring; first, trial and error, and second, maximum strain rates (online measurement) along with AVC (applying control signals based on the maximum values of strain rates to the predefined number, but unknown locations of PZT actuators), are performed. The strain rates change directly with mission conditions and crack locations, and the corresponding actuators are activated simultaneously. Moreover, to identify the dynamic behavior of the whole, cracked system, an energy function with different weighting coefficients is introduced to propose a suitable criterion for the performance evaluation of the second approach. Simulations for different crack numbers and locations and external disturbances as a comparative study (in MATLAB/Simulink) demonstrate suitable criteria to determine the number and locations of actuators and reduce the power costs in modern spacecraft in highprecision missions.