Projeto robusto aplicado no controle de vibrações em estruturas flexíveis com materiais piezelétricos incorporados

• Autor(a) principal: Abreu, Gustavo Luiz Chagas Manhães de
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19591
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Controladores robustos; Estruturas flexíveis; Materiais piezelétricos; Técnica de elementos finitos; Método dos modos assumidos; H∞; Robust controllers; Flexible structures; Piezoelectric materials; Finite element technique; Assumed modes method

O presente trabalho tem como objetivo a aplicação da tecnologia de controle ativo, empregando materiais piezelétricos, para o controle de vibrações estruturais em sistemas flexíveis do tipo viga e placa. A técnica de elementos finitos e o método dos modos assumidos são usados na construção do modelo nominal da planta. Tal modelo é reduzido, combinando técnicas de redução modal e análise de controlabilidade e observabilidade de sistemas. Os efeitos provocados por esta redução são criteriosamente avaliados e convenientemente incorporados no modelo de projeto do controlador. O princípio de funcionamento dos materiais piezelétricos é evidenciado a partir dos testes de validação numérica onde os resultados obtidos pelas técnicas de modelagem mencionadas são confrontados com os dados gerados por um programa de simulação. Discutese também a questão da seleção do número e do posicionamento dos elementos piezelétricos ao longo da estrutura empregando-se uma função de otimização que considera a participação de cada modo de vibrar na resposta do sistema físico. Diante das incertezas inerentes à formulação matemática do sistema propõe-se o uso dos controladores robustos H ^ para o problema apresentado. A formulação básica para a análise e projeto destes controladores é discutida e analisada através de um conjunto de simulações numéricas efetuado para a avaliação da robustez, estabilidade e desempenho dos mesmos. A bancada experimental, constituída de uma viga flexível, é apresentada e tem seus parâmetros principais identificados. Tal bancada é usada para avaliar a ação de um controlador robusto que atenua suas vibrações via minimização de uma norma infinita espacial. O trabalho termina comentando as potencialidades da metodologia apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e aponta propostas para a sua continuidade.