Mariusz Ostrowski, M.Sc., Eng.

Department of Intelligent Technologies (ZTI)
position: doctoral student
telephone: (+48) 22 826 12 81 ext.: 192
room: 419
e-mail: mostr

Recent publications
1.Ostrowski M., Błachowski B., Jankowski Ł., Pisarski D., Modal energy transfer by controlled structural connections, DIAGNOSTYKA, ISSN: 1641-6414, DOI: 10.29354/diag/116692, Vol.21, No.1, pp.61-70, 2020
Abstract:

This paper describes a semi-active control strategy that allows to transfer the vibration energy from an arbitrarily induced to a selected structural mode. The intended aim of the proposed control strategy is en-ergy harvesting from structural vibrations. Another potential application is related to structural safety. In the paper, a mathematical model is first introduced to describe the phenomenon of vibrational energy transfer, and then, based on this model, an efficient semi-active control strategy is proposed. Finally, some problems related to measurement techniques are discussed. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated in an example of energy transfer between vibrational modes of a three-bar planar frame structure.

Keywords:

vibration energy, modal control, lockable joint, modal coupling

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Błachowski B.-IPPT PAN
Jankowski Ł.-IPPT PAN
Pisarski D.-IPPT PAN
2.Bocheński M., Augustyniak M., Ostrowski M., Jarzyna W., The influence of control algorithms on the effectiveness of vibration reduction of an active composite beam, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN: 0033-2097, DOI: 10.15199/48.2016.08.45, No.8, pp.166-169, 2016
Abstract:

The paper presents application of the MFC actuator and selected control algorithms to the suppression of the composite cantilever beam vibrations. The first part concentrates on the identification of the real structure’s parameters. The numerical model is based on the Euler-Bernoulli beam theory with a nonlinear curvature component. The second part draws on numerical simulations and leads to the identification of optimal control parameters. Finally, the determined parameters are examined in an experimental laboratory system equipped with a DSP controller.

Keywords:

MFC actuator, control algorithm, active beam, DSP controller

Affiliations:
Bocheński M.-Lublin University of Technology (PL)
Augustyniak M.-Induster Sp. z o.o. (PL)
Ostrowski M.-IPPT PAN
Jarzyna W.-Lublin University of Technology (PL)
3.Filipek P.Z., Ostrowski M., Optimal energy source for an environmentally-friendly go-kart, Journal of Ecological Engineering, ISSN: 2299-8993, DOI: 10.12911/22998993/65454, Vol.17, No.5, pp.90-95, 2016
Abstract:

A method for a sizing of an electromechanical battery for electrical go-kart was presented in the paper. The main goal of this research was to replace the internal combustion (IC) engine by an electric drive system taking into account the traction properties, on the one hand and the duration of operation on a single charge and the number of the battery life cycles on the other. The proposed method permits an entire depreciation of the price of the vehicle before the degradation of the battery occurs. The results of the study have been used to adjust the source for electric go-karts that will be mass produced.

Keywords:

electrical vehicle, go-kart, optimal battery sizing, traction simulation

Affiliations:
Filipek P.Z.-Lublin University of Technology (PL)
Ostrowski M.-other affiliation
4.Ostrowski M., Jarzyna W., Redukcja drgań obiektu nieliniowego z regulatorem adaptacyjnym proporcjonalno-różniczkującym o strukturze MRAS, IAPGOŚ, ISSN: 2083-0157, DOI: 10.5604/20830157.1194278, Vol.6, No.1, pp.51-54, 2016
Abstract:

W artykule zaprezentowano metodę adaptacji algorytmu sterowania aktuatorem MFC służącym do redukcji drgań nieliniowych belki wysięgnikowej. Zastosowany opis matematyczny regulatora PD zaprojektowano jako strukturę MRAS, a algorytm adaptacji oparty jest o zasadę Lapunowa. Przeprowadzone badania symulacyjne określiły odporność algorytmu na błędy modelowania oraz na występujące w rzeczywistych systemach opóźnienia sprzętowe.

Keywords:

regulacja adaptacyjna, algorytm adaptacji Lapunowa, drgania belki wysięgnikowej, aktuator MFC

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Jarzyna W.-Lublin University of Technology (PL)

List of chapters in recent monographs
1.
620
Ostrowski M., Błachowski B., Jankowski Ł., Pisarski D., Projektowanie i dynamika urządzeń mechatronicznych, rozdział: Structural vibration control using semi-actively switched lockable joints, Katedra Robotyki i Mechatroniki AGH, pp.221-228, 2019

Conference papers
1.Ostrowski M., Błachowski B., Jankowski Ł., Pisarski D., Inverse Lyapunov based method for semi-active control of energy transfer between vibration modes, SMART 2019, 9th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, 2019-07-08/07-11, Paris (FR), pp.345-356, 2019
Abstract:

This contribution proposes a semi-active control approach for a directed energy transfer between structural vibrational modes. The motivation is the intended localization of the vibration energy in a selected mode for the purpose of energy harvesting and mitigation of structural vibrations. The proposed control strategy aims at the instantaneous maximization of the energy transfer to the target mode. It is based on an untypical approach of dynamic structural reconfiguration and implemented using a semi-actively controllable node: a lockable joint. Such a joint, depending on the control signal, can act as a hinge or as a typical frame node. Effectively, it provides thus an on/off ability to control the transfer of bending moments between the adjacent structural elements. The effectiveness of the approach is demonstrated in a numerical example of a plane frame structure.

Keywords:

Modal control, Semi-active control, Lockable joints, Energy harvesting

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Błachowski B.-IPPT PAN
Jankowski Ł.-IPPT PAN
Pisarski D.-IPPT PAN

Conference abstracts
1.Ostrowski M., Błachowski B., Jankowski Ł., Pisarski D., Półaktywne sterowanie drganiami konstrukcji przy użyciu dynamicznie aktywowanych połączeń, SAM2019, XVIII Szkoła Analizy Modalnej, 2019-06-06/06-07, Kraków (PL), pp.1, 2019
Abstract:

W ostatnim czasie wiele prac naukowych poświęcono problemom półaktywnego sterowania drganiami układów mechanicznych. Większość tych prac jednak dotyczy zagadnienia tłumienia drgań, natomiast znacznie mniej z nich obejmuje strategie sterowania na potrzeby odzyskiwania energii z drgających układów.

Celem niniejszej pracy jest opracowanie strategii półaktywnego sterowania drganiami, mającej za zadanie przenosić energię drgań wzbudzanych losowo do jednej wybranej postaci drgań własnych. Sterowanie takie realizowane jest przy pomocy dynamicznie rozłączanych węzłów konstrukcyjnych. Węzły w zależności od sygnału sterowania mogą być blokowane w celu przenoszenia momentu zginającego pomiędzy łączonym członami konstrukcji lub odblokowywane, aby pracować jak połączenie przegubowe.

Prowadzone badania podstawowe mają wiele potencjalnych zastosowań. Wraz ze zmianą postaci drgań, istnieje możliwość zmiany amplitudy w miejscach, w których zainstalowany jest tłumik lub urządzenie odzyskujące energię (ang. energy-harvester). Możliwe jest również szybkie przeniesienie energii mechanicznej do postaci drgań, która nie zakłóca funkcjonalności konstrukcji lub nie powoduje jej uszkodzenia bądź zmęczenia.

W porównaniu do sterowania aktywnego stosowanie sterowania półaktywnego pozwala obniżyć koszty układu, dodatkowo nie powodując destabilizacji konstrukcji [1]. Sterowanie takie może z powodzeniem znaleźć zastosowanie w konstrukcjach o wielu stopniach swobody [2]. Strategia półaktywnego sterowania z użyciem blokowalnych węzłów pierwotnie została opracowana w celu przeniesienia energii drgań do wyższych postaci własnych w celu skutecznej ich redukcji przez tłumienie materiałowe [3].

W niniejszej pracy zaprezentowany zostanie model matematyczny transferu energii oraz oparte na nim prawo sterowania. Dodatkowo przedstawiony zostanie przykład numeryczny pokazujący, że transfer energii mechanicznej jest możliwy nawet wtedy, gdy mierzone są tylko pierwsze – podstawowe – postacie drgań własnych.

Prowadzone badania zostały wsparte przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu Re-Conf (DEC-2017/25/B/ST8/01800).

Keywords:

sterowanie półaktywne, analiza modalna, blokowane węzły,

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Błachowski B.-IPPT PAN
Jankowski Ł.-IPPT PAN
Pisarski D.-IPPT PAN
2.Ostrowski M., Świercz A., Błachowski B., Tauzowski P., Jankowski Ł., Optimization of Sensor Placement Using Continuous Approaches, WEO2019, Workshop on Engineering Optimization 2019, 2019-11-04/11-04, Warszawa (PL), pp.22-23, 2019
Abstract:

The present study provides a comprehensive framework for sensor layout optimization aiming at accurate estimation of the modal coordinates coming from the structural response. The proposed procedure consists of two steps briefly described below. The first step is a selection of vibrational modes taking part in the motion of structures during their normal operation – in this case subjected to traveling load. Among these structures there are various types of bridges especially railway bridges. In the case of present study structural responses are obtained from rigorous finite element (FE) model of the bridge. The FE model is calibrated with measured response of real bridge located in Huta Zawadzka. The calibration process is based on the displacement signals of the bridge under the traveling load. In the second step modes of interest are selected and a set of candidate sensor locations is proposed. It is a subset of all degrees of freedom (DOFs) of the FE model from which several locations are chosen as best possible locations for the displacement sensors. The above sensor placement problem is a combinatorial task. Many methods for solving
such problems have been developed previously, but in the case of large scale structures they require tremendous computational effort. To reduce this effort the so-called convex relaxation is incorporated into optimization process. The technique consists in reformulation of combinatorial problem into continuous convex one. Then, the convex relaxation is achieved by introducing the so-called sensor density function, which assigns a certain metric for individual candidate sensor location. Next, the value of this function is optimized in such a way that it maximize determinant of the Fisher Information Matrix. It has been shown that above algorithm is very effective and is distributing a number of sensors in several iterations only. Finally, it is worth noting that presented method can be used to distribute sensors for structural health monitoring. Moreover, it can be also applied in modal control strategies in vibration suppression.

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Świercz A.-IPPT PAN
Błachowski B.-IPPT PAN
Tauzowski P.-IPPT PAN
Jankowski Ł.-IPPT PAN
3.Ostrowski M., Blachowski B., Jankowski Ł., Pisarski D., Semi-Active Control of Mechanical Energy Transfer Between Vibrational Modes, SolMech 2018, 41st SOLID MECHANICS CONFERENCE, 2018-08-27/08-31, Warszawa (PL), No.P136, pp.408-409, 2018
Abstract:

The vibration attenuation problem has been solved using many different methods, some of which involve the use of advanced control algorithms. The topic of harvesting the energy of structural vibrations is less explored. For that reason, this contribution studies the problem of conversion of mechanical energy of vibrations. The paper presents a method of semi-active control, which is applied to dynamically transfer the vibration energy into a selected vibration mode. The target mode is selected in such a way that the amount of energy that can be recovered during the vibration process is maximized. In other words, switching between two modes is not intended to dissipate the energy of vibrations, but rather to maximize the energy-harvesting potential of the overall system. The concept will be illustrated using an example of a simple frame structure, in which semi-actively controlled lockable joints modify the modal properties of the structure.

Keywords:

semi-active control, lockable joints, energy-harvesting

Affiliations:
Ostrowski M.-IPPT PAN
Blachowski B.-IPPT PAN
Jankowski Ł.-IPPT PAN
Pisarski D.-IPPT PAN