Controle ativo de vibrações de rotores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Wu, Matheus Freire, 1991-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448
Resumo: Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini
id UNICAMP-30_fc678468d9d6720cf31a224765b192b9
oai_identifier_str oai::1141238
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Controle ativo de vibrações de rotoresActive rotor vibration controlRotores - DinâmicaVibraçãoDispositivos eletromagnéticosControle robustoRotors - dynamicsVibrationElectromagnetic devicesRobust controlOrientador: Katia Lucchesi Cavalca DediniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O objetivo desta tese e estudar as possibilidades de aplicacao de metodos ativos de controle em feedback e feedforward atraves de atuadores magneticos para estabilizacao e atenuacao da vibracao lateral de rotores suportados por mancais hidrodinamicos cilindricos. Sabe-se que rotores suportados por mancais hidrodinamicos cilindricos comumente tem sua velocidade de operacao limitada a aproximadamente duas vezes sua primeira velocidade critica devido ao fenomeno de auto excitacao conhecido como oil whip (ou instabilidade fluido induzida). Tal comportamento pode ser aproximado linearmente por uma queda nos coeficientes equivalentes de amortecimento direto e aumento da rigidez cruzada no mancal de acordo com a velocidade de rotacao do eixo. Alem da variacao em funcao da velocidade de rotacao, considera-se tambem a possibilidade de incertezas provocadas por desgaste de abrasao no mancal. Dessa forma, sao projetados controladores MIMO por realimentacao de saida que apresentem robustez a tais variacoes parametricas. Especificamente, sao demonstradas aplicacoes de controladores H¿ estaticos linearmente dependentes da velocidade de rotacao. Controladores estaticos sao relativamente faceis de projetar e implementar, porem possuem baixa capacidade de amortecimento, e, consequentemente, atingem faixas de atenuacao de amplitude limitadas. Assim, e proposto aplicar forcas de compensacao em malha aberta para aprimorar o desempenho geral do sistema de controle. O metodo e baseado em modelo e explora a caracteristica periodica do funcionamento do rotor, cuja resposta e comumente composta apenas por componentes harmonicas da frequencia de operacao mesmo quando em condicoes de falha e desgaste. A forca de compensacao em feedforward e calculada buscando a minimizacao das componentes modais da resposta atraves do metodo dos minimos quadrados. Os metodos propostos sao testados e validados em duas bancadas de testes distintas. Sendo a primeira composta por um mancal hidrodinamicos e um mancal magnetico, entre outros componentes auxiliares, o que permitiu testar os controladores em situacao relativamente mais simples. E a segunda bancada, composta por dois mancais hidrodinamicos e um atuador magnetico, a qual apresenta uma configuracao mais desafiadora para o controleAbstract: This thesisf objective is to study the possible applications of feedback and feedforward active control methods through magnetic actuator to stabilize and attenuate the lateral vibration of rotors supported by cylindrical hydrodynamic bearings. Rotors supported by cylindrical hydrodynamic bearings commonly have their operational speed threshold limited at approximately twice their first critical speed due to the auto excitation phenomenon known as oil whip (or fluid induced instability). Such behavior can be linearly described by a loss in the equivalent direct damping coefficients and the rise of bearing cross-coupled stiffness coefficients depending on the shaft rotational velocity. Besides the speed variation, the possibility of uncertainties due to bearing abrasion wear is also considered. Therefore, output feedback MIMO controllers are designed to be robust to such parametrical variations are designed. Specifically, it is demonstrated the application of static H¿ controllers linearly dependent on the rotational speed. Static controllers are relatively easy to design and implement, but they have low damping capability, and, thus, achieving limited attenuation range. Therefore, a feedforward force compensation control is proposed in order to improve the general control system performance. The method is based on model and explores the periodicity, which response is mostly composed of operational frequency harmonics even under fault and wear condition. The feedforward force is calculated to minimize the response modal components by least squared minimization. The proposed methods are tested and validated in two distinct test rigs. The first one is composed by a single journal bearing and an active magnetic bearing, beside other auxiliary components, which allowed to test the controllers in a simpler condition. The second test rig is composed by two journal bearings and a magnetic actuator, which is a more challenging configuration to control. Key Word: Rotating machinery, varying H¿ control, feedforward control, journal bearing, magnetic actuatorDoutoradoMecânica de Sólidos e Projeto MecânicoDoutor em Engenharia MecânicaFAPESP2016/13059-1; 2017/15494-0; 2015/20363-6[s.n.]Dedini, Katia Lucchesi Cavalca, 1963-Serpa, Alberto LuizFioravanti, André RicardoBecker, MarceloCavalini Júnior, Aldemir AparecidoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASWu, Matheus Freire, 1991-20202020-04-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (170 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448WU, Matheus Freire. Controle ativo de vibrações de rotores. 2020. 1 recurso online (170 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1141238Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-08-05T11:08:18Zoai::1141238Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-08-05T11:08:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Controle ativo de vibrações de rotores
Active rotor vibration control
title Controle ativo de vibrações de rotores
spellingShingle Controle ativo de vibrações de rotores
Wu, Matheus Freire, 1991-
Rotores - Dinâmica
Vibração
Dispositivos eletromagnéticos
Controle robusto
Rotors - dynamics
Vibration
Electromagnetic devices
Robust control
title_short Controle ativo de vibrações de rotores
title_full Controle ativo de vibrações de rotores
title_fullStr Controle ativo de vibrações de rotores
title_full_unstemmed Controle ativo de vibrações de rotores
title_sort Controle ativo de vibrações de rotores
author Wu, Matheus Freire, 1991-
author_facet Wu, Matheus Freire, 1991-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Dedini, Katia Lucchesi Cavalca, 1963-
Serpa, Alberto Luiz
Fioravanti, André Ricardo
Becker, Marcelo
Cavalini Júnior, Aldemir Aparecido
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Wu, Matheus Freire, 1991-
dc.subject.por.fl_str_mv Rotores - Dinâmica
Vibração
Dispositivos eletromagnéticos
Controle robusto
Rotors - dynamics
Vibration
Electromagnetic devices
Robust control
topic Rotores - Dinâmica
Vibração
Dispositivos eletromagnéticos
Controle robusto
Rotors - dynamics
Vibration
Electromagnetic devices
Robust control
description Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-04-30T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448
WU, Matheus Freire. Controle ativo de vibrações de rotores. 2020. 1 recurso online (170 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448
identifier_str_mv WU, Matheus Freire. Controle ativo de vibrações de rotores. 2020. 1 recurso online (170 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639448. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1141238
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (170 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189164050022400

Registros relacionados