Publicação: Controle ativo de vibrações laterais em rotores flexíveis usando atuadores magnéticos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Este trabalho apresenta uma proposta de controle ativo para os deslocamentos laterais
presentes em rotores flexíveis decorrentes de forças de perturbação, notadamente das forças
de desbalanceamento. O controlador, formulado segundo a teoria de controle clássico, baseiase
na ação de atuadores magnéticos especialmente projetados de forma a garantir um
comportamento linear em torno das condições nominais de operação. Num primeiro momento
o trabalho apresenta os elementos teóricos para a construção da lei de controle, inclusive o
desenvolvimento matemático dos modelos do rotor, via elementos finitos, e do atuador. Um
conjunto de simulações numéricas são realizados que comprovam a eficiência e a
potencialidade do procedimento teórico formulado. Segue a análise teórica com a
apresentação de uma bancada de testes, constituída de um rotor flexível, um atuador
magnético, sensores e circuitos eletrônicos de acionamento e controle. A bancada tem
inicialmente os seus principais parâmetros (freqüências naturais, ganhos dos sensores, rigidez
dos mancais, etc) experimentalmente identificados. Uma vez apresentados os resultados dos
procedimentos de identificação, são desenvolvidos uma série de testes experimentais que
procuram avaliar a ação do controlador proposto, em diversas condições de operação do rotor.
O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as
facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontando para o
desenvolvimento de futuros estudos.
Abstract
This work proposes a methodology of active control for lateral displacements in flexible rotors
caused by disturbance forces. The controller designed was based on the classic control theory
and the action of magnetic bearing that presents linear characteristics within the nominal
operating conditions. This work presents the theoretical elements for the controller, the
mathematical model of the rotor which is discretized by finite elements and the mathematical
model of the force generated by a magnetic bearing. The efficiency and the potentiality of the
theoretical procedure are shown through numerical simulations. The flexible rotor, the magnetic
bearing, the sensors and the control electronic are shown and the theoretical procedures are
investigated. An experimental apparatus representing a rotor/bearings system is used to identify
the static and dynamic parameters. A set of experimental tests are made to evaluate the
proposed controller action under several operating conditions of the rotor. This work is
concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future
developments to be implemented.
Palavras-chave
Controle ativo, Controle de vibrações, Atuadores magnéticos, Rotores flexíveis, Active control, Control of vibrations, Magnetic bearings, Flexible rotors
Citação
ABREU, Gustavo Luiz Chagas Manhães de. controle ativo de vibrações laterais em rotores flexíveis usando atuadores magnéticos. 1998. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 1998.