Projeto, construção e caracterização de um amortecedor ativo controlado por atuador piezoelétrico

Design, construction and characterization controlled by Piezoelectric Actuato

dc.contributorRibeiro, José Francisco
dc.contributorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787898H0
dc.contributorLépore Neto, Francisco Paulo
dc.contributorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780224Z5
dc.contributorSantos, Marcelo Braga dos
dc.contributorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4707975P7
dc.contributorMiranda, Ricardo Fortes de
dc.contributorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783854D0
dc.contributorFleury, Agenor de Toledo
dc.contributorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4727495Y7
dc.contributorMattos, Márcio Coelho de
dc.creatorTeixeira, Rafael Luís
dc.date2016-06-22T18:39:54Z
dc.date2015-10-20
dc.date2016-06-22T18:39:54Z
dc.date2007-02-22
dc.date.accessioned2023-09-28T20:14:28Z
dc.date.available2023-09-28T20:14:28Z
dc.identifierTEIXEIRA, Rafael Luís. Design, construction and characterization controlled by Piezoelectric Actuato. 2007. 223 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14796
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9045868
dc.descriptionThis thesis presents the design methodology, the construction of a prototype and the experimental validation of an active vibration damper witch is controlled by a piezoelectric actuator. The proposed device has two flexible metallic bellows connected to a rigid reservoir filled with a viscous fluid. When one of the bellows is connected to a vibrating structure a periodic flow passes through a variable internal orifice and the damping effect is produced. The size of the orifice is adjusted by a piezoelectric control system that positions the conical core into a conical cavity. The damper device finite element computational model was developed considering that the valve body is rigid and that the fluid - structure iteration occurs between the fluid and the flexible bellows. This model is discretized using a lagrangean-eulrian formulation. The actuator has a closed flexible metallic structure that amplifies the displacement produced by an internally mounted stack of piezoelectric ceramic layers, and it is also modeled by the finite element method. The damper prototype was built and experimental tests using impulsive and harmonic excitations were conducted to determine its dynamic behavior and also to validate the developed computational models. The simulation and experimental results are compared by curves that relate the damping coefficient with the size of the orifice. Reduced dynamical models are proposed to represent the behavior of the damper device with fixed and variable orifice sizes. A local classic PID controller for the piezoelectric actuator was design to assure that the valve core assume the correct position, providing the commanded damping coefficient. The damper device was applied to a vibration system that represents the model of a quarter-car vehicle. One on-off controller and another fuzzy controller were design to control the vibrations of the vehicle equipped with the proposed active damper. Experimental tests shown that the damping coefficient values, commanded by the global controller, were achieved in time intervals lesser than 10 milliseconds. These results demonstrate the very good performance of the proposed damper device.
dc.descriptionFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.descriptionDoutor em Engenharia Mecânica
dc.descriptionEsta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de projeto, a construção de um protótipo e a validação experimental de um amortecedor ativo de vibrações controlado por um atuador piezelétrico. O dispositivo proposto contém um circuito hidráulico constituído por dois foles metálicos flexíveis conectados a um reservatório rígido cheio com um fluido viscoso. Quando um dos foles é conectado a uma estrutura vibratória um fluxo de fluido é forçado através de um orifício variável, produzindo o efeito de amortecimento. O tamanho do orifício é ajustado por um sistema piezelétrico de controle que posiciona um obturador cônico numa cavidade cônica. O amortecedor é modelado pela técnica dos elementos finitos considerando que o corpo da válvula rígido e que existe interação entre o fluido interno e a estrutura flexível dos foles. Este modelo é discretizado utilizando uma formulação Lagrangeana Euleriana. O atuador, composto por uma estrutura metálica flexível que amplifica o deslocamento produzido por uma pilha de cerâmicas piezelétricas, também é modelado pela técnica dos elementos finitos. Foi construído um protótipo do amortecedor e realizados ensaios experimentais com excitações impulsivas e harmônicas, para determinar o comportamento dinâmico e para validar os modelos computacionais desenvolvidos. A relação entre o tamanho do orifício e a correspondente força de amortecimento produzida é obtida tanto a partir de simulações feitas com o modelo computacional, como através de ensaios com o protótipo, para valores do tamanho do orifício fixos e variáveis. Propõe-se o uso de modelos dinâmicos reduzidos para representar a dinâmica do amortecedor. Para garantir que o atuador piezelétrico posicione corretamente o obturador da válvula, foi incorporado ao amortecedor um controlador local clássico tipo PID. O amortecedor ativo foi aplicado a um sistema vibratório que representa o modelo de um quarto de um automóvel. Desenvolveu-se projeto de um controlador liga - desliga e de um controlador fuzzy para controlar a vibração do veículo equipado com o amortecedor ativo. Testes experimentais mostraram que as alterações no valor do coeficiente de amortecimento da suspensão, comandadas pelo controlador global, foram realizadas em tempos inferiores a 10 milisegundos, indicando excelente desempenho do amortecedor proposto.
dc.formatapplication/pdf
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBR
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.publisherEngenharias
dc.publisherUFU
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectVibração
dc.subjectAmortecedores
dc.subjectTransdutores piezoelétricos
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subjectAmortecedor ativo
dc.subjectControle ativo de vibrações
dc.subjectElementos finitos
dc.subjectAtuadores piezoelétricos
dc.subjectInteligência artificial
dc.subjectActive damper
dc.subjectVibration active control
dc.subjectFinite elements technique
dc.subjectPiezoelectric actuator
dc.subjectSoft computing
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.titleProjeto, construção e caracterização de um amortecedor ativo controlado por atuador piezoelétrico
dc.titleDesign, construction and characterization controlled by Piezoelectric Actuato
dc.typeTese


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