Optimal Active Vibration Suppression of Smart Composite Wind Turbine Blades. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF M.S._THESIS.pdf Download (11MB) | Preview

Arabic Abstract

إن الهدف من هذه الدراسة هو تطبيق أسلوب التحكم النشط للإهتزازات عدديا من أجل خفض مستوى الإهتزاز لريش التوربينات الهوائية ذات المحور الأفقي والتحكم بها. ومن أجل تطبيق أسلوب التحكم النشط للإهتزازات على نموذج لريشة توربينة هوائية، تم دراسة نظامين، الأول هو شعاع منتظم، والثاني هو شعاع غير منتظم (مدبب). وقد تم إستخدام مشغل واحد كهربي إجهادي وجهاز إستشعار واحد كهربي إجهادي على السطح العلوي والسفلي للأنظمة، على التوالي. ويعتبر تحليل الاهتزاز والخصائص الديناميكية للأنظمة الذكية ذات أولوية وقد تم الحصول عليها من خلال إستخدام أساليب التحليل التقريبية. وقد تم صياغة التمثيل المصفوفي للمعادلات التفاضلية من خلال إستخدام صيغة التمثيل المصفوفي، الإحداثيات المعممة ونظرية كهربائية الإجهاد. وقد تم تصميم نوعين من وحدات التحكم لتحديد مقدار القوة المتطلبة التي يحتاجها المشغل لتأثير على الأنظمة الذكية. وقد تم تصميم نوعين من وحدات التحكم لتحديد مقدار القوة المتطلبة التي يحتاجها المشغل لتأثير على الأنظمة الذكية. الأول هو وحدة التحكم النسبي المشتقة والثاني هو المنظم التربيعي الخطي وأظهرت النتائج أن المنظم التربيعي الخطي يبين نتائج أفضل لقمع الإهتزازات. وقد تم إستخدام برنامج الماتلاب والسيميولينك لمحاكاة الحالات المختلفة.

English Abstract

The purpose of this study is to apply active vibration control technique numerically for suppressing the vibrational level of a horizontal axis wind turbine blade. Two systems are studied to apply active vibration control on the wind turbine blade model, the first is a uniform cantilever beam and the other system is a non-uniform (tapered) cantilever beam. A single piezoelectric actuator and sensor are bonded on the upper and lower surface of the systems, respectively. The vibration analysis and dynamic characteristics of smart systems are obtained using approximate analytical methods. The entire structure is modeled in the state space form using the state space method, generalized coordinates and piezoelectric theory. Two types of controllers are designed to study the performance of the piezoelectric active controller. The first is a Proportional-Derivative (PD) controller and the other type is a Linear Quadratic Regulator (LQR). The Linear Quadratic Regulator (LQR) demonstrates better results for vibration suppression. The MATLAB code Simulink is used to simulate the different cases.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Aerospace Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Aerospace Engineering
Committee Advisor:	G. Abdelrahman, Wael
Committee Co-Advisor:	Z. Al-Garni, Ahmed
Committee Members:	A. Khulief, Yehia and A. Antar, Mohammed and Prasetyo, Edi
Depositing User:	SHERIF IBR ABD EL-MAKSOUD (g201203540)
Date Deposited:	08 Jan 2015 12:29
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139397