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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Controle ativo de estruturas compósitas inteligentes na presença de incertezas
Author: Trevilato, Thales Renato Bertolazzo
First Advisor: Rade, Domingos Alves
First member of the Committee: Lacerda, Helder Barbieri
Second member of the Committee: Ribeiro, José Francisco
Third member of the Committee: Donadon, Maurício Vicente
Summary: O presente trabalho tem por objetivo o estudo acerca da utilização de técnicas robustas de controle ativo em estruturas constituídas de materiais compósitos laminados dotadas de atuadores piezelétricos. O projeto dos controladores usa o enfoque das desigualdades matriciais lineares (LMI), que facilitam a inclusão de incertezas do tipo politópicas no projeto, tornando o controle robusto. A proposta é comparar dois tipos de controladores robustos aplicados ao controle de vibrações de uma viga flexível engastada-livre, constituída de material compósito, frente a incertezas politópicas. Os controladores escolhidos foram o H e o regulador linear quadrático (LQR), ambos com realimentação de estados obtidos por observadores e ambos projetados com a utilização de LMI. O modelo da estrutura compósita laminada, considerando o acoplamento eletromecânico com materiais piezelétricos, foi obtido utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Para a compatibilização do modelo com o procedimento de controle ativo, foi empregada a técnica de redução de modelos baseada na representação balanceada. Foram consideradas duas formas de introdução das incertezas paramétricas: a primeira diz respeito à direção das fibras em cada camada do material compósito, caso que comumente ocorre durante a fabricação do material. A segunda é pertinente à rigidez não ideal do dispositivo de engaste, por meio da redução da rigidez dos elementos diretamente ligados ao engaste. Os resultados, obtidos através de simulações computacionais realizadas em ambiente, MATLAB®, são discutidos especialmente no tocante à robustez das técnicas de controle estudadas.
Abstract: This work addresses the use of robust techniques for the active control of composite structures coupled with piezoelectric actuators. The design of controllers uses the approach of linear matrix inequalities (LMI), which facilitate the inclusion of polytopic type uncertainties in the design of robust controllers. The proposal is to compare two types of robust controllers applied to vibration control of a flexible composite cantilever beam subjected to polytopic uncertainties. H and linear quadratic regulator (LQR) controllers, both with state-feedback obtained by observers and designed with the use of LMI are chosen. The composite laminate model considering the electromechanical coupling of piezoelectric materials is obtained using the finite element method (FEM). The reduction method based on balanced realization is used for the compatibilization of model dimension to the control procedures. Two kinds of uncertainties are considered: the first is related to the direction of the fibers in each layer of composite material, which commonly occurs during the manufacturing. The second type pertains the non-ideal stiffness of the clamping device, by means of the reduction of the elements directly linked to the clamp. The results, obtained through numerical simulations in MATLAB® environment, are discussed with regard to the robustness of the control techniques investigated.
Keywords: Controle robusto
Desigualdades matriciais lineares
Materiais compósitos, Atuadores piezelétricos
Controle LQR
Controle H∞
Robust control
Linear matrix inequalities
Composite materials
Piezoelectric actuators
LQR control
H∞
control
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: TREVILATO, Thales Renato Bertolazzo. Controle ativo de estruturas compósitas inteligentes na presença de incertezas. 2012. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14922
Date of defense: 20-Aug-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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