Técnicas de Controle Moderno Aplicadas à Vigas de Materiais Compósitos

Camila Albertin Xavier da Silva¹; Daniel Almeida Colombo¹; Fabian Andres Lara-Molina¹; Edson Hideki Koroishi¹; Albert Willian Faria²

¹ Universidade Tecnológica Federal do Paraná; ² Universidade Federal do Triângulo Mineiro

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0446

Resumo

A utilização de técnicas de controle ativo de vibração utilizando atuadores piezoelétricos pode apresentar resultados satisfatórios em termos de atenuação de vibração, porém seu consumo de energia também é algo que deve ser considerado, buscando uma melhor combinação na relação redução de vibração e consumo de energia. Este trabalho propõe a comparação entre controladores projetados sob diferentes teorias que são Controle Ótimo e Lógica Fuzzy, com o intuito de analisar a melhor eficiência em termos de atenuação de vibração e consumo de energia. O esforço de controle determinado pelos controladores é aplicado em um atuador piezoelétrico ligado a uma estrutura de material compósito, assim formando uma estrutura compósita inteligente. O Controle Ótimo é resolvido via desigualdades matriciais lineares permitindo a inserção de incertezas resultando no projeto de controladores robustos. O Controle Fuzzy é bem adequado para controlar estruturas com comportamento não-linear, em que as características mudam consideravelmente ao longo do tempo. Em ambos controladores, o modelo estrutural do compósito é estabelecido de forma retangular, oito nós, cinco graus de liberdade mecânico por nó e oito graus de liberdade elétrico por camada piezoelétrica. O modelo da estrutura de material compósito, que no presente trabalho consiste em uma viga,é implementado utilizando elementos finitos do tipo Serendipity em conjunto com a teoria de deformação de cisalhamento de primeira ordem. No modelo da viga, foi utilizada a Teoria Mista, a qual é baseada no uso de uma única camada equivalente para a discretização do campo de deslocamento mecânico e na representação da camada do campo elétrico adotado. Os efeitos de temperatura são desconsiderados para ambos. Os resultados demonstraram a eficiência de ambos os controladores utilizados no controle ativo de vibrações em uma viga de material compósito.

Palavras-chave: Material Compósito; Atuador Piezoelétrico; Controle Ativo de Vibrações; Lógica Fuzzy; Controle Ótimo