Identificação do comportamento de atuadores ativos com molas LMF utilizando redes neurais artificiais não-linear autorregressivas com entrada exógena (RNA NARX)
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19003 |
Resumo: | The Shape Memory Alloy (SMA) is one of the New Materials (NM) that have been increasing their notoriety in the last decades. Due to their new characteristics and behavioral flexibility, that make possible change its internal structure under stress and temperature conditions. Many researches have been using this material type to develop active or passive actuators, however, active actuators have limitations in the application for the predictability of the behavior because of the alloy non-linearity. With the use of smart systems, it is possible to make feasible many applications of these actuators. Many other researches have been using SMA materials with control systems or monitoring wire elements. So, this work proposes to use the neural network nonlinear autoregressive exogenous input (NN type NARX) to predict the hysteretic behavior of SMA springs and actuators, composed of SMA spring associations, based on experimental data to train and validate of the NN. It was used stress and temperature data obtained under conditions of deformation of 150%, 200% and 300% of springs and 100% and 150% of actuators. After the deformation, it was applied an electric current to heat the spring or actuator. It was obtained satisfactory results, where the NN presented the capability to learn the behavior of the test data and obtained an absolute average percentage error around 0.4% in the NN validation. |
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Identificação do comportamento de atuadores ativos com molas LMF utilizando redes neurais artificiais não-linear autorregressivas com entrada exógena (RNA NARX)Atuador LMFMolasRNA NARXLMF ActuatorSpringNN NARXCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThe Shape Memory Alloy (SMA) is one of the New Materials (NM) that have been increasing their notoriety in the last decades. Due to their new characteristics and behavioral flexibility, that make possible change its internal structure under stress and temperature conditions. Many researches have been using this material type to develop active or passive actuators, however, active actuators have limitations in the application for the predictability of the behavior because of the alloy non-linearity. With the use of smart systems, it is possible to make feasible many applications of these actuators. Many other researches have been using SMA materials with control systems or monitoring wire elements. So, this work proposes to use the neural network nonlinear autoregressive exogenous input (NN type NARX) to predict the hysteretic behavior of SMA springs and actuators, composed of SMA spring associations, based on experimental data to train and validate of the NN. It was used stress and temperature data obtained under conditions of deformation of 150%, 200% and 300% of springs and 100% and 150% of actuators. After the deformation, it was applied an electric current to heat the spring or actuator. It was obtained satisfactory results, where the NN presented the capability to learn the behavior of the test data and obtained an absolute average percentage error around 0.4% in the NN validation.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAs Ligas Memória de Forma (LMF) são um dos Novos Materiais (NM) que vêm ganhando cada vez mais notoriedade nas últimas décadas, graças às suas novas características e flexibilidade de comportamento, que possibilitam a mudança de sua estrutura interna sob condições de temperatura e tensão. Pesquisas utilizam-se deste tipo de material para o desenvolvimento de atuadores, tanto ativos quanto passivos, porém, existindo limitações para aplicações dos atuadores ativos, uma vez que, suas propriedades não-lineares limitam a previsibilidade do comportamento. A utilização de sistemas inteligentes pode viabilizar as aplicações desses atuadores. Muitas pesquisas têm empregado materiais LMF a sistemas de controle ou monitoramento de elementos de fios. Assim, este trabalho propõe a utilização de redes neurais artificiais não-lineares autorregressivas com entrada exógena (RNA tipo NARX), para a previsão do comportamento histerético de molas LMF e atuadores, compostos por associações de molas LMF, utilizando dados experimentais para treinamento e validação da RNA. Foram utilizados dados de força e temperatura obtidos em ensaios sob condições de deformações de 150%, 200% e 300% para as molas, e 100% e 150% para os atuadores. Após a deformação, aplicou-se corrente elétrica para o aquecimento dos elementos, para assim, obter a variação da força gerada pelo material. Foram obtidos resultados satisfatórios, onde a RNA apresentou a capacidade de aprendizado do comportamento dos dados dos ensaios e obteve as médias percentuais absolutas dos erros em torno de 0,4 % no teste de validação.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBRodrigues, Marcelo Cavalcantihttp://lattes.cnpq.br/2140285341359128Araújo, Caio Fernando Lira Correia2021-01-01T19:11:52Z2019-08-282021-01-01T19:11:52Z2019-06-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19003porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-24T23:59:34Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19003Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-24T23:59:34Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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The Shape Memory Alloy (SMA) is one of the New Materials (NM) that have been increasing their notoriety in the last decades. Due to their new characteristics and behavioral flexibility, that make possible change its internal structure under stress and temperature conditions. Many researches have been using this material type to develop active or passive actuators, however, active actuators have limitations in the application for the predictability of the behavior because of the alloy non-linearity. With the use of smart systems, it is possible to make feasible many applications of these actuators. Many other researches have been using SMA materials with control systems or monitoring wire elements. So, this work proposes to use the neural network nonlinear autoregressive exogenous input (NN type NARX) to predict the hysteretic behavior of SMA springs and actuators, composed of SMA spring associations, based on experimental data to train and validate of the NN. It was used stress and temperature data obtained under conditions of deformation of 150%, 200% and 300% of springs and 100% and 150% of actuators. After the deformation, it was applied an electric current to heat the spring or actuator. It was obtained satisfactory results, where the NN presented the capability to learn the behavior of the test data and obtained an absolute average percentage error around 0.4% in the NN validation. |
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