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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem e controle ativo de vibrações de painéis flexíveis de satélites artificiais empregando transdutores piezelétricos
Other Titles: Modeling and Active Vibration Control of Flexible Panels of Artificial Satelites Using Piezoelectric Transducers
metadata.dc.creator: Gravade, Matthieu Remigio Roux
metadata.dc.contributor.advisor1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Souza, Luiz Carlos Gadelha de
metadata.dc.contributor.referee1: Lacerda, Helder Barbieri
metadata.dc.contributor.referee2: Assis, Elaine Gomes
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos procedimentos de modelagem do comportamento dinâmico de satélites artificiais contendo painéis flexíveis, objetivando o controle de vibrações destes painéis através da ação combinada de uma roda de reação e de atuadores piezelétricos colados às suas superfícies. São primeiramente apresentados alguns elementos básicos sobre a tecnologia de satélites artificiais, materiais inteligentes e algoritmos de controle ativo de vibrações, aspectos estes abordados no estudo. São desenvolvidas analiticamente três variantes de modelos de satélites híbridos rígido-flexíveis. No primeiro, os painéis são modelados com parâmetros concentrados de massa e de rigidez; no segundo, o Método dos Modos Admitidos (MMA) é utilizado para discretização espacial dos painéis modelados como vigas contínuas; no terceiro, o modelo baseado no MMA é complementado com a inclusão de transdutores piezelétricos que podem ser configurados quer como sensores, quer como atuadores. Para cada modelo, são obtidas as equações diferenciais do movimento, as quais são adaptadas para o projeto de sistemas de controle ativo. O modelo mais completo é implementado em ambiente MATLAB®, sendo feitas simulações numéricas objetivando-se a validação dos procedimentos de modelagem e caracterização do comportamento estático e dinâmico em uma configuração particular de satélite com painéis flexíveis dotados de sensores e atuadores piezelétricos. Algumas das simulações numéricas foram confrontadas com um modelo baseado em elementos finitos, realizado no programa comercial de análise por elementos finitos ANSYS®. É simulado o comportamento do sistema com controle realimentado, demonstrando a possibilidade de se obter significativo aumento do amortecimento das vibrações dos painéis por meio de atuadores piezelétricos. Conclusões e perspectivas de continuidade do trabalho de pesquisa constituem a parte final do trabalho.
Abstract: In this dissertation, modeling procedures were developed to characterize de dynamic behavior of artificial satellites containing flexible panels, aiming the active control of these panels through the combined use of a reaction wheel and piezoelectric actuators bonded their surfaces. First, some basic concepts regarding the technology of artificial satellites, smart material systems and vibration active control are presented, as those aspects are addressed in the study. Then, three variants of analytical models of hybrid rigid-flexible satellites are developed. In the first, the panels are modeled as a one-degree-of-freedom spring-mass system; in the second, the Assumed-Modes Method (AMM) is used for space discretization of the panels which are modeled as continuous beams; in the third, the AMMbased model is adapted to include piezoelectric transducers, which can be set either as sensors or as actuators. For each model, the differential equations of motion are derived and adapted for the design of active control algorithms. The more complete model is implemented in MATLAB® programming environment and various numerical simulations are made aiming at validating the modeling procedures and characterizing the static and dynamic behavior of a particular configuration of satellite having flexible panels and piezoelectric sensor and actuators. The results of some of those simulations are compared to those obtained by using the commercial finite element package ANSYS®. The behavior of the satellite subjected to feedback control is also simulated demonstrating the possibility of achieving a significant increase of damping of the panels vibrations by means of piezoelectric actuators. Conclusions of the research study and perspectives are presented in the last part of the dissertation.
Keywords: Materiais inteligentes
Piezeletricidade
Controle de atitude
Satélites artificiais
Estruturas flexíveis
Controle ativo
Intelligent materials
Piezoelectricity
Artificial satellites
Flexible structures
Active control
Vibração
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: GRAVADE, Matthieu Remigio Roux. Modeling and Active Vibration Control of Flexible Panels of Artificial Satelites Using Piezoelectric Transducers. 2009. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14849
Issue Date: 18-May-2009
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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