Search

Orientador: Prof. Dr. Andre Fenili Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2016. Uma viga em rotação é equipada com sensores e atuadores piezoelétricos em conjunto com um controlador proporcional-derivativo (PD) ou um controlador do tipo regulador linear quadrático (LQR) para comparação. O objetivo dos controladores é a minimização da deflexão na extremidade livre da estrutura devido ao seu movimento em torno do eixo de rotação. Utilizando o efeito piezoelétrico ¿ a geração de uma voltagem quando a estrutura está sujeita a uma tensão mecânica ¿ e, inversamente, a geração de uma deformação quando sujeito a uma voltagem, a estrutura do tipo viga é considerada como um sistema inteligente, tendo a capacidade de detectar e corrigir deflexões ao longo de seu comprimento. Usando as equações de Lagrange, a equação governante do movimento é obtida para a viga. A força (momento) e a rigidez da cerâmica piezoelétrica são subsequentemente adicionadas à equação governante da viga. A função de Heaviside é usada para a localização do atuador piezoelétrico ao longo da viga. A posição do atuador piezoelétrico varia a partir da extremidade engastada até a extremidade livre da viga ocupando três diferentes posições. O comprimento do atuador piezoelétrico é de um terço do comprimento da viga. O melhor posicionamento do piezoelétrico dentre os investigados é determinado para os três primeiros modos de vibração. Duas técnicas de controle linear são investigadas com o objetivo de eliminar a vibração na estrutura flexível: PD e LQR. O grau de liberdade associado ao movimento de rotação da viga (e suas derivadas) é prescrito por meio de um perfil pré-definido. A rotating beam is fitted with piezoelectric sensors and actuators in conjunction with a proportional-derivative (PD) controller and a linear quadratic regulator (LQR) controller in order to minimize the deflection of the tip due to the rotational motion of the structure. Utilizing the piezo effects, the generation of a voltage, when subjected to a strain, and conversely the generation of a strain when subjected to a voltage, the system is considered as smart, having the ability to sense and correct deflections of the tip of the beam. Using the equations of Lagrange, the governing equation of motion is derived for the beam. The force (moment) and the stiffness of the piezo ceramic are subsequently added to the governing equation of the beam. In a model of the system, a Heaviside function is used to manipulate the position of the piezo. The position of the piezo will be varied from the root of the beam (the clamped end) to the free end of the beam, occupying three different positions; the length of the piezo is a third of the beam¿s length. The best position of the piezo is determined for three modes of vibration. Two linear control techniques are investigated in order to eliminate vibration in the flexible structure. The degree of freedom associated with the rotational motion is obtained by a predefined profile.