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Enhancing Controllability and Observability in Underactuated and Undersensed Systems Through Switching: Application to Vibration Control / Nudehi, Shahin S. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 4 (Décembre 2004) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 4 (Décembre 2004) . - 790-799 p. Titre : Enhancing Controllability and Observability in Underactuated and Undersensed Systems Through Switching: Application to Vibration Control Titre original : Augmentant la Contrôlabilité et l'Observabilité Dedans Sous les systèmes Actionnés et Sous-Sentis par la Commutation : Application à la Commande de Vibration Type de document : texte imprimé Auteurs : Nudehi, Shahin S., Auteur ; Mukherjee, Ranjan, Auteur Article en page(s) : 790-799 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Capteur  Contrôlabilité  Observabilité  Système  dynamique  Système  invariable  linéaire  Commutation  Capteur  piézoélectrique  Sonde Index. décimale : 629.8 Résumé : Many dynamical systems use transducers that can function both as actuators and sensors. It is possible to continuously switch the functionality of the transducer elements in such systems and effectively use each element both as an actuator and a sensor. This provides the scope for significantly reducing the number of transducer elements required for complete controllability and observability of the system and hence reduce the hardware required for controlled system operation. In this paper we advocate underactuation and undersensing in dynamical systems with the objective of reducing cost, weight, and system complexity. To this end, we first illustrate the role of switching in enhancing controllability and observability in underactuated and undersensed linear time-invariant systems and determine the switching requirement for observer-based control designs. For a proof of principle, we consider the problem of vibration suppression in a flexible beam instrumented with piezoelectric transducers. Using simulation and experiments, we demonstrate feasibility of switching the piezoelectric elements between actuator and sensor modalities and establish the merit of introducing underactuation and undersensing deliberately. Beaucoup de systèmes dynamiques utilisent les capteurs qui peuvent fonctionner tous les deux comme déclencheurs et sondes. Il est possible de commuter sans interruption la fonctionnalité des éléments de capteur dans de tels systèmes et d'employer efficacement chaque élément comme déclencheur et sonde. Ceci fournit la portée pour réduire de manière significative le nombre d'éléments de capteur exigés pour la contrôlabilité complète et l'observabilité du système et par conséquent réduisent le matériel exigé pour l'exploitation du système commandé. En cet article nous préconisons l'underactuation et undersensing dans les systèmes dynamiques avec l'objectif de réduire le coût, le poids, et la complexité de système. À cet effet, nous illustrons d'abord le rôle du changement en augmentant la contrôlabilité et l'observabilité dedans underactuated et undersensed les systèmes invariables de temps linéaire et déterminent la condition de commutation pour des conceptions de commande basées par observateur. Pour une preuve de principe, nous considérons le problème de la suppression de vibration dans un faisceau flexible équipé avec les capteurs piézoélectriques. En utilisant la simulation et les expériences, nous démontrons la praticabilité de commuter les éléments piézoélectriques entre le déclencheur et les modalités de sonde et établissons le mérite de présenter l'underactuation et d'undersensing délibérément. En ligne : mukherji@egr.msu.edu [article] Enhancing Controllability and Observability in Underactuated and Undersensed Systems Through Switching: Application to Vibration Control = Augmentant la Contrôlabilité et l'Observabilité Dedans Sous les systèmes Actionnés et Sous-Sentis par la Commutation : Application à la Commande de Vibration [texte imprimé] / Nudehi, Shahin S., Auteur ; Mukherjee, Ranjan, Auteur . - 790-799 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 4 (Décembre 2004) . - 790-799 p. Mots-clés : Capteur  Contrôlabilité  Observabilité  Système  dynamique  Système  invariable  linéaire  Commutation  Capteur  piézoélectrique  Sonde Index. décimale : 629.8 Résumé : Many dynamical systems use transducers that can function both as actuators and sensors. It is possible to continuously switch the functionality of the transducer elements in such systems and effectively use each element both as an actuator and a sensor. This provides the scope for significantly reducing the number of transducer elements required for complete controllability and observability of the system and hence reduce the hardware required for controlled system operation. In this paper we advocate underactuation and undersensing in dynamical systems with the objective of reducing cost, weight, and system complexity. To this end, we first illustrate the role of switching in enhancing controllability and observability in underactuated and undersensed linear time-invariant systems and determine the switching requirement for observer-based control designs. For a proof of principle, we consider the problem of vibration suppression in a flexible beam instrumented with piezoelectric transducers. Using simulation and experiments, we demonstrate feasibility of switching the piezoelectric elements between actuator and sensor modalities and establish the merit of introducing underactuation and undersensing deliberately. Beaucoup de systèmes dynamiques utilisent les capteurs qui peuvent fonctionner tous les deux comme déclencheurs et sondes. Il est possible de commuter sans interruption la fonctionnalité des éléments de capteur dans de tels systèmes et d'employer efficacement chaque élément comme déclencheur et sonde. Ceci fournit la portée pour réduire de manière significative le nombre d'éléments de capteur exigés pour la contrôlabilité complète et l'observabilité du système et par conséquent réduisent le matériel exigé pour l'exploitation du système commandé. En cet article nous préconisons l'underactuation et undersensing dans les systèmes dynamiques avec l'objectif de réduire le coût, le poids, et la complexité de système. À cet effet, nous illustrons d'abord le rôle du changement en augmentant la contrôlabilité et l'observabilité dedans underactuated et undersensed les systèmes invariables de temps linéaire et déterminent la condition de commutation pour des conceptions de commande basées par observateur. Pour une preuve de principe, nous considérons le problème de la suppression de vibration dans un faisceau flexible équipé avec les capteurs piézoélectriques. En utilisant la simulation et les expériences, nous démontrons la praticabilité de commuter les éléments piézoélectriques entre le déclencheur et les modalités de sonde et établissons le mérite de présenter l'underactuation et d'undersensing délibérément. En ligne : mukherji@egr.msu.edu