Asymptotic stabilization of a flexible beam with an attached mass

  • J. I. Kalosha Інститут прикладної математики та механіки НАН України, Слов'янськ
  • A. L. Zuyev Інститут прикладної математики та механіки НАН України, Слов'янськ; Otto von Guericke Univ. Magdeburg, Max Planck Inst. Dynamics of Complex Techn. Systems, Germany
Ключові слова: балка Ейлера--Бернуллі; стабілізація; асимптотична стійкість; функціонал Ляпунова

Анотація

УДК 517.977

АСИМПТОТИЧНА СТАБIЛIЗАЦIЯ ГНУЧКОЇ БАЛКИ З ПРИКРIПЛЕНОЮ МАСОЮ

Розглянуто математичну модель шарнiрно опертої балки Ейлера – Бернуллi з прикрiпленою на пружинi масою.
На модель дiють розподiленi керуючi впливи п’єзоприводiв та зосереджена в точцi сила. Розглянуто питання про асимптотичну поведiнку розв’язкiв цiєї системи при застосуваннi лiнiйного керування зi зворотним зв’язком.
Доведено передкомпактнiсть траєкторiй операторного зображення рiвнянь руху зi зворотним зв’язком. Отримано достатнi умови сильної асимптотичної стiйкостi тривiального стану рiвноваги.

Посилання

J.-M. Coron, Control and nonlinearity, Amer. Math. Soc. (2007), https://doi.org/10.1090/surv/136 DOI: https://doi.org/10.1090/surv/136

R. Curtain, H. Zwart, Introduction to infinite-dimensional systems theory, Springer-Verlag, New York (2020), https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0590-5 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0590-5_1

R. D´ager, E. Zuazua, Wave propagation, observation and control in 1-d flexible multi-structures, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2006), https://doi.org/10.1007/3-540-37726-3 DOI: https://doi.org/10.1007/3-540-37726-3

C. Dullinger, A. Schirrer, M. Kozek, Advanced control education: optimal & robust MIMO control of a flexible beam setup, IFAC Proc., vol., 47(3), 9019 – 9025 (2014). DOI: https://doi.org/10.3182/20140824-6-ZA-1003.02201

J. Kalosha, A. Zuyev, P. Benner, On the eigenvalue distribution for a beam with attached masses, Stabilization of Distributed Parameter Systems: Design Methods and Applications, Springer Intern. Publ., (2021), p. 43 – 56. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-61742-4_3

V. Komkov, Optimal control theory for thin plates, Springer, Berlin, Heidelberg (1972). DOI: https://doi.org/10.1007/BFb0058909

V. Komornik, P. Loreti, Fourier series in control theory, Springer-Verlag, New York (2005). DOI: https://doi.org/10.1007/b139040

W. Krabs, On moment theory and controllability of one-dimensional vibrating systems and heating processes, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1992), https://doi.org/10.1007/BFb0039513 DOI: https://doi.org/10.1007/BFb0039513

A. Lamei, M. Hayatdavoodi, On motion analysis and elastic response of floating offshore wind turbines, J. Ocean Engineering and Marine Energy, 6, № 1, 71 – 90 (2020), y (2020) 6:71–90

https://doi.org/10.1007/s40722-019-00159-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s40722-019-00159-2

J. P. LaSalle, Stability theory and invariance principles, Dynamical systems, Acad. Press , p. 211 – 222 (1976)

Y. Le Gorrec, H. Zwart, H. Ramirez, Asymptotic stability of an Euler – Bernoulli beam coupled to nonlinear springdamper systems, IFAC-PapersOnLine, 50(1), 5580 – 5585 (2017), https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.1102 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.1102

M. Liao, G. Wang, Z. Gao, Y. Zhao, R. Li, Mathematical modelling and dynamic analysis of an offshore drilling riser, Shock and Vibration, 2020 (2020), | https://doi.org/10.1155/2020/8834011 DOI: https://doi.org/10.1155/2020/8834011

G. Lumer, R. S. Phillips, Dissipative operators in a Banach space, Pacific J. Math., 11, № 2, 679 – 698 (1961). DOI: https://doi.org/10.2140/pjm.1961.11.679

Z.-H. Luo, B.-Z. Guo, O¨ . Morgu¨l, Stability and Stabilization of Infinite Dimensional Systems with Applications, Springer-Verlag, London (1999), https://doi.org/10.1007/978-1-4471-0419-3 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4471-0419-3_6

L. U. Odhner, A. M. Dollar, The smooth curvature model: an efficient representation of Euler – Bernoulli flexures as robot joints, IEEE Trans. Robotics, 28, № 4, 761 – 772 (2012). DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2012.2193232

J. Oostveen, Strongly stabilizable distributed parameter systems, SIAM (2000), https://doi.org/10.1137/1.9780898719864 DOI: https://doi.org/10.1137/1.9780898719864

A. Pazy, Semigroups of linear operators and applications to partial differential equations, Springer-Verlag, New York (1983), https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5561-1 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5561-1

D. L. Russell, Nonharmonic Fourier series in the control theory of distributed parameter systems, J. Math. Anal. and Appl., 18, № 3, 542 – 560 (1967), https://doi.org/10.1016/0022-247X(67)90045-5 DOI: https://doi.org/10.1016/0022-247X(67)90045-5

M. A. Shubov, L. P. Kindrat, Spectral analysis of the Euler – Bernoulli beam model with fully nonconservative feedback matrix, Mathematical Methods in the Applied Sciences, 41, № 12, 4691 – 4713 (2018), https://doi.org/10.1002/mma.4922 DOI: https://doi.org/10.1002/mma.4922

M. A. Shubov„ L. P. Kindrat, Asymptotics of the eigenmodes and stability of an elastic structure with general feedback matrix, IMA J. Appl. Math., 84, № 5, 873 – 911 (2019), https://doi.org/10.1093/imamat/hxz019 DOI: https://doi.org/10.1093/imamat/hxz019

M. Shubov, V. Shubov, Stability of a flexible structure with destabilizing boundary conditions, Proc. Roy. Soc. Math. Phis. and Eng Sci., 472 (2016), https://doi.org/10.1098/rspa.2016.0109 DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.2016.0109

G. Sklyar, A. Zuyev, Stabilization of distributed parameter systems: design methods and applications, Springer Intern. Publ. (2021). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-61742-4

V. A. Trenogin, The functional analysis, Nauka, Moscow (1980).

A. Walsh, J. R. Forbes, Modeling and control of flexible telescoping manipulators, IEEE Trans. Robotics, 31, № 4, 936 – 947 (2015). DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2015.2441473

A. L. Zuev, Partial asymptotic stability of abstract differential equations, Ukr. Math. J., 58, № 5, 709 – 717 (2006), https://doi.org/10.1007/s11253-006-0096-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s11253-006-0096-3

A. L. Zuyev, J. I. Kucher, Stabilization of a flexible beam model with distributed and lumped controls (in Russian),Dynamical Systems, 3(31), № 1-2, 25 – 35 (2013).

A. Zuyev, O. Sawodny, Stabilization of a flexible manipulator model with passive joints, IFAC Proc. Vol., 38(1), 784 – 789 (2005), https://doi.org/10.1155/2007/57238 DOI: https://doi.org/10.3182/20050703-6-CZ-1902.00531

A. Zuyev, O. Sawodny, Stabilization and observability of a rotating Timoshenko beam model, Math. Probl. Eng., 2007, 1 – 19 (2007), https://doi.org/10.1155/2007/57238 DOI: https://doi.org/10.1155/2007/57238

Опубліковано
11.10.2021
Як цитувати
Kalosha J. I., і ZuyevA. L. «Asymptotic Stabilization of a Flexible Beam With an Attached Mass». Український математичний журнал, вип. 73, вип. 10, Жовтень 2021, с. 1330-41, doi:10.37863/umzh.v73i10.6750.
Розділ
Статті