Nome do Projeto
Controle de Vibração e Otimização Estrutural em Placas Finas
Ênfase
PESQUISA
Data inicial - Data final
01/03/2011 - 01/03/2015
Unidade de Origem
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra - Matemática
Resumo
O problema de controle de vibrações em estruturas flexíveis tem recebido muita atenção nos anos recentes devido a sua crescente aplicação industrial. Neste trabalho, será estudado o controle de vibrações em placas retangulares e finas, excitada por forças harmônicas e momentos pontuais, A solução da equação da placa será obtida usando uma base dinâmica não-clássica e análise modal. As freqüências naturas das placas são calculadas aplicando controle ativo diretamente na estrutura, na forma de uma entrada vibratória, obtendo-se uma significativa redução analítica. Com a ajuda de avanços tecnológicos destaca-se o emprego de materiais piezocerâmicos como atuadores. Materiais piezelétricos quando submetidos à aplicação de um campo elétrico exibem uma significativa deformação e, inversamente, produzem polarização elétrica em resposta a tensões mecânicas. A relação campo elétrico-deformação é aproximadamente linear para baixas intensidades do campo elétrico. Já que as aplicações práticas se limitam ao regime linear, a utilização do efeito piezelétrico em sistemas de controle é vantajosa. Nesse contexto, vem sendo observado que a tradicional colocação de sensores e atuadores em vizinhanças de nodos correspondentes a modos controlados pouco altera o amortecimento do modo. Então, forças de atuação maiores são necessárias para o controle do sistema, surge assim o problema de encontrar o posicionamento de sensores e atuadores que minimize tais forças de atuação. O problema do posicionamento de sensores e atuadores usados no controle de vibrações mecânicas pode definir a eficiência do controle. A escolha da posição, tamanho e quantidade de atuadores pode comprometer a controlabilidade do sistema ou exigir altos níveis de energia, alto custo de instrumentação e de processamento de sinais para se obter o resultado esperado. Portanto, o posicionamento ótimo de sensores e atuadores é de fundamental importância. Para isto, será utilizando o método de controle ótimo da equação de Riccati Dependente do Estado (State Dependent Riccati Equation–SDRE), surpreendentemente eficiente em problemas relativamente grandes, altamente não-lineares, para o cálculo das matrizes de realimentação e da posição ótima de atuadores. As vibrações resultantes antes e depois do controle serão comparadas, usando diferente número de atuadores através de simulações com o software Matlab.

Objetivo Geral

Neste trabalho, será obtida uma metodologia para o controle de vibrações em placas retangulares e finas utilizando atuadores e sensores piezelétricos fixos à placa. Para tanto, será utilizada a equação do movimento da placa baseada no modelo de Kirchhoff com uma nova base matemática chamada base dinâmica, sobre a qual será estabelecida uma metodologia para obter a solução de problemas vibratórios em placas finas. Será estabelecida uma metodologia para o projeto de um controlador, utilizando o método da Equação de Riccati Dependente do Estado (SDRE) em sistemas não-lineares. Será também implementada uma otimização do posicionamento de diferente número de atuadores na placa associando técnicas de programação não linear com o controle SDRE. Simulações serão feitas para placas com condições de contorno do tipo clássicas e não-clássica, como engastada, molas rotacionais e apoiadas nos extremo. As vibrações induzidas na placa antes e depois do controle serão calculadas usando o software MATLAB e comparadas com dados experimentais obtidos da literatura, para dois, três e quatro atuadores piezelétricos.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
02
04
VALDECIR BOTTEGA401/03/201101/03/2015

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