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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Controle de vigas flexíveis em balanço
Title Alternative: Control of flexible cantilever beams
Author: Martin, Leonardo Biagiotti Saint, 1992-
Advisor: Dedini, Katia Lucchesi Cavalca, 1963-
Dedini, Katia Lucchesi Cavalca
Abstract: Resumo: Atuadores eletromagnéticos são amplamente utilizados em aplicações industriais que vão desde excitadores (apropriados quando excitação sem contato é requerida ou desejada) a aplicações mais complexas como controle de vibração em mecanismos (como braços robóticos). No presente estudo, um atuador eletromagnético é utilizado juntamente com um controlador PID para suprimir a vibração de uma viga metálica em balanço, em três condições complementares: frequências naturais da viga; regime transiente; e excitação aleatória. Para garantir a correta sintonia do controlador PID e consequentemente a eficiência do atuador, os dois principais parâmetros da viga (i.e., o módulo de Young do material e os adequados coeficientes do amortecimento estrutural proporcional) foram identificados, de modo que o modelo em elementos finitos estivesse o mais próximo possível do comportamento dinâmico real da viga em balanço. O ajuste do modelo foi obtido por comparação de funções de resposta em frequência (FRF), experimentalmente obtidas, às respostas do modelo, oriundas de simulações numéricas. Então, o teste de realimentação por relê foi empregado tanto ao modelo quanto ao sistema físico para se determinar o ganho crítico e o período crítico dos sistemas em malha fechada. A partir destes parâmetros, cinco diferentes controladores PID foram sintonizados e empregados na bancada de testes, podendo-se avaliar comparativamente suas eficiências tanto em reduzir a amplitude de vibração do sistema controlado, como também em conduzir este sistema a sua posição de referência. Os ajustes, sintonias e ensaios foram repetidos considerando-se duas diferentes formas de excitar o sistema: com um dispositivo excitador eletromecânico (shaker) e com um martelo de impacto

Abstract: Electromagnetic actuators are widely used in industrial applications, ranging from exciters (very appropriate when excitation with no contact is required or desired) to more complex applications such as vibration control in mechanisms (such as robotic arms). In the present study, an electromagnetic actuator is used in combination with a PID controller to suppress the vibration of a flexible cantilever metallic beam, in three complementary conditions: natural frequencies of the beam; transient regime; and random excitations. To guarantee the correct tune of the PID controller and consequently the efficiency of the actuator, the two main parameters of the beam (i.e. the Young¿s modulus of the material and the adequate coefficients for proportional structural damping) were experimentally identified, so that the finite element model was as close as possible to the real dynamic behavior of the cantilever beam. The model adjustment was performed by comparing the frequency response functions (FRF) experimentally obtained and the model responses, obtained by numerical simulation. So, the relay feedback test was used both to the model and the physical system to determine the ultimate gain and the ultimate frequency of the closed loop systems. From these parameters, five different PID controllers were tuned and used in the test rig, being possible to compare their efficiencies both in reducing the vibration amplitude of the controlled system, and in conducting the system to its reference position. The adjustments, the tunes and the tests were repeated considering two different forms of system excitation: an electromechanic exciter (shaker) and an impact hammer
Subject: Vibração
Sistemas de controle por realimentação
Controladores PID
Dispositivos eletromagnéticos
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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