APLICAÇÃO DE LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA NO CONTROLE DA VIBRAÇÃO DE VIGAS FLEXÍVEIS

Fernando Augusto Constantino da Silva; ANGELO MARCELO TUSSET

doi:10.20906/CPS/SICITE2015-0152

Resumo

Movimentos de rotação de orientação (slewing motions) estão presentes em diversas aplicações aeroespaciais e robóticas. Nestes sistemas, quanto mais leve a estrutura, mais eficiente e mais barato é o mesmo. Isto pode ser facilmente visto em satélites, por exemplo. Contudo, o controle da posição de estruturas flexíveis é desafiador, uma vez que sua flexibilidade leva o sistema a um estado vibratório, o que torna necessário o uso de atuadores para controlar a flexibilidade e reduzir a vibração. As ligas com memória de forma (SMA, do inglês, Shape Memory Alloys) são um grupo de materiais metálicos que possuem a habilidade de retornar a uma forma ou tamanho previamente definido ao aplicar uma mudança de temperatura específica. Este efeito de memória ocorre devido à mudança na estrutura cristalina do material entre duas diferentes fases chamadas austenita e martensita, possibilitando a utilização destes materiais como atuadores. Desta forma, um sistema de supressão de vibração para uma estrutura flexível rotacional é proposta utilizando atuadores SMA, através da variação da temperatura do mesmo. A técnica de controle empregada é a Equação de Riccati Dependente do Estado (SDRE, do inglês, State Dependent Riccati Equation), que consiste de uma melhoria do Regulador Quadrático Linear (LQR, do inglês, Linear Quadratic Regulator). A técnica SDRE lineariza o sistema ao redor de um ponto específico para que então a técnica LQR possa ser utilizada. Em outras palavras, a técnica SDRE embute uma lei de controle por realimentação em função dos estados. O objetivo deste trabalho é estudar o problema de controle de sistemas mecânicos rotacionais considerando como atuador um fio de liga com memória de forma acoplado à estrutura de viga flexível com o objetivo de controlar a vibração possibilitado um aumento no desempenho do sistema.

Palavras-chave: Vigas Flexíveis; Ligas com Memória de Forma; Controle; Vibração; Sistemas eletromecânicos; SDRE