Estratégias de controle aplicadas a um atuador de liga de memória de forma para o controle de deformação de uma viga engastada.
| Ano de defesa: | 2018 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
Brasil Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA UFCG |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27117 |
Resumo: | Os atuadores baseados em Ligas com Memória de Forma tem sido empregados em uma grande variedade de aplicações ao longo das últimas décadas. De fato, devido às suas principais características, como boa razão força por massa, além de sua capacidade de recuperação de forma, mesmo depois de terem sido deformadas pela aplicação de altas tensões mecânicas, este tipo de material tem sido utilizado em aplicações que vão desde a engenharia biomédica à sistemas robóticos, sempre estando associados com desloca- mentos silenciosos e suaves. Além do mais, em se tratando de deslocamentos lineares, as características dessa classe de atuadores os colocam como uma opção aos atuadores eletro- mecânicos convencionais, como máquinas elétricas e solenoides. Entretanto, um principal inconveniente surge em se tratando dessas ligas: o controle de posição baseado em modelo de sistemas mecânicos com atuadores de ligas com memória de forma nem sempre é pos- sível, devido basicamente às dificuldades de modelar precisamente o comportamento do material, cujos parâmetros variam com a temperatura, e cuja característica de mudança de fase, responsável pelo o efeito de memória de forma, apresenta um comportamento histerético. Nesse contexto, o presente trabalho visa a propor técnicas de controle que tentam contornar a necessidade de se obter um modelo analítico de uma planta composta por um atuador de fio de Níquel-Titânio, ao mesmo tempo que busca obter uma repre- sentação matemática para esta, tanto por meio das equações matemáticas que regem os seus submodelos, bem como lançando-se mão da identificação de sistemas. Alguns contro- ladores clássicos são vislumbrados, e um controlador Fuzzy-PID híbrido é implementado no intuito de conferir um aspecto inteligente na seleção dos ganhos do controlador PID. Por fim, os índices de desempenho destes controladores são levantados para condições preestabelecidas de operação para fins de comparação. |
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Estratégias de controle aplicadas a um atuador de liga de memória de forma para o controle de deformação de uma viga engastada.Control strategies applied to an actuator shape memory alloy for control deformation of a cantilever beam.Atuador de liga com memória de formaInstrumentação eletrônicaControle de processosAlloy actuator with shape memoryInstrumentation electronicsProcess controlEngenharia ElétricaOs atuadores baseados em Ligas com Memória de Forma tem sido empregados em uma grande variedade de aplicações ao longo das últimas décadas. De fato, devido às suas principais características, como boa razão força por massa, além de sua capacidade de recuperação de forma, mesmo depois de terem sido deformadas pela aplicação de altas tensões mecânicas, este tipo de material tem sido utilizado em aplicações que vão desde a engenharia biomédica à sistemas robóticos, sempre estando associados com desloca- mentos silenciosos e suaves. Além do mais, em se tratando de deslocamentos lineares, as características dessa classe de atuadores os colocam como uma opção aos atuadores eletro- mecânicos convencionais, como máquinas elétricas e solenoides. Entretanto, um principal inconveniente surge em se tratando dessas ligas: o controle de posição baseado em modelo de sistemas mecânicos com atuadores de ligas com memória de forma nem sempre é pos- sível, devido basicamente às dificuldades de modelar precisamente o comportamento do material, cujos parâmetros variam com a temperatura, e cuja característica de mudança de fase, responsável pelo o efeito de memória de forma, apresenta um comportamento histerético. Nesse contexto, o presente trabalho visa a propor técnicas de controle que tentam contornar a necessidade de se obter um modelo analítico de uma planta composta por um atuador de fio de Níquel-Titânio, ao mesmo tempo que busca obter uma repre- sentação matemática para esta, tanto por meio das equações matemáticas que regem os seus submodelos, bem como lançando-se mão da identificação de sistemas. Alguns contro- ladores clássicos são vislumbrados, e um controlador Fuzzy-PID híbrido é implementado no intuito de conferir um aspecto inteligente na seleção dos ganhos do controlador PID. Por fim, os índices de desempenho destes controladores são levantados para condições preestabelecidas de operação para fins de comparação.Shaped memory alloy based actuators have been employed in a wide variety of applicati- ons over the past decades. In fact, due to its main characteristics, as a good force-by-mass ratio, in addition to its shape recovery capacity, even after being deformed by the applica- tion of high mechanical stresses, this type of material has been used in applications ranging from biomedical engineering to robotic systems, always being associated with quiet and smooth displacements. Moreover, when it comes to linear displacements, the characteris- tics of this class of actuators place them as an option for conventional electromechanical actuators, such as electric machines and solenoids. However, a major drawback arises when dealing with these alloys: position control based on mechanical systems model with shape memory alloys is not always possible, due basically to the difficulties of precisely modeling the behavior of the material, whose parameters vary with the temperature, and whose phase change characteristic, responsible for the shape memory effect, presents a hysteretic behavior. In this context, the present work aims at proposing control techniques that attempt to circumvent the need to obtain an analytical model of a plant composed of a nickel-titanium wire actuator, at the same time as it seeks to obtain a mathematical representation for it, both by means of the mathematical equations that govern its submo- dels, as well as using a system identification tool. Some classical controllers are glimpsed, and a hybrid Fuzzy-PID controller is implemented in order to provide a smart mechanism for tunning the PID controller. Finally, the performance indices of these controllers are raised considering pre-established operating conditions for comparison purposes.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGROCHA NETO, José Sérgio da.ROCHA NETO, J. S.DA ROCHA NETO, JOSE SERGIO.J.S. da Rocha Neto.http://lattes.cnpq.br/9085919442313408SILVA, Jaidilson Jó da.SILVA, J. J.Da Silva, J. J.Silva, Jaidilson Jó.http://lattes.cnpq.br/9247322786251981OLIVEIRA, Alexandre Cunha.OLIVEIRA, A. C.OLIVEIRA, ALEXANDRE C.CUNHA OLIVEIRA, ALEXANDRE.http://lattes.cnpq.br/6699829609793478SANTOS, João Batista Morais dos.SANTOS, J. B. M.http://lattes.cnpq.br/4011086761146410FERNANDES, Eisenhawer de Moura.FERNANDES, E. M.DE M. FERNANDES, EISENHAWER.FERNANDES, EISENHAWER DE M.http://lattes.cnpq.br/7934688409399283CAMPOS, Andrei Henrique Patriota.2018-07-202022-09-13T13:50:36Z2022-09-132022-09-13T13:50:36Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27117CAMPOS, Andrei Henrique Patriota. Estratégias de controle aplicadas a um atuador de liga de memória de forma para o controle de deformação de uma viga engastada. 2018. 96 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2018.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UCBinstname:Universidade Católica de Brasília (UCB)instacron:UCB2022-09-13T13:50:36Zoai:localhost:riufcg/27117Repositório InstitucionalPRIhttps://repositorio.ucb.br/oai/requestsara.ribeiro@ucb.bropendoar:2022-09-13T13:50:36Repositório Institucional da UCB - Universidade Católica de Brasília (UCB)false |
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