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Uma metodologia de projeto de controladores híbridos inteligentes com aplicações no controle ativo de vibrações mecânicas / A design methodology of intelligent hybrid controllers with applications to the active vibrations control in mechanical systemsTeixeira, Rafael Luís 18 May 2001 (has links)
Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work proposes a design methodology of fuzzy controllers for systems that do not
offer any intuitive information to the control designer, in order to provide guidelines to construct
the fuzzy conventional controllers.
The design methodology involves the application of artificial intelligence techniques,
where the fuzzy controllers are obtained by an optimization process that uses genetic
algorithms. For this optimization procedure, the knowledge of the system dynamics is required.
From the experimental inputs and outputs of the system, an artificial neural network is trained
and, in that way, it is possible to model the dynamic behavior of the plant. The rule base, the
weights of the rules and the input membership functions are optimized.
The goal of this methodology is the control the vibrations of complex dynamic systems,
such as vibration control of plates instrumented with piezoelectric sensors and actuators.
In this work, the fundamentals of fuzzy control, artificial neural networks and genetic
algorithms are presented. The proposed control methodology is evaluated numerically and
experimentally on the control of a vibratory system with one degree of freedom, and on a steel
cantilever test beam. The first system is controlled by electromagnetic actuators and the beam
is controlled by piezoelectric actuators. Many controllers are evaluated in time and frequency
domains.
For the studied cases, it is concluded that the proposed methodology is efficient and
also some considerations are made about the future works based of the presented search. / Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores fuzzy para sistemas,
que não oferecem ao projetista de controle informações intuitivas suficientes para orientá-lo na
construção convencional dos controladores fuzzy.
A metodologia de projeto envolve a aplicação de técnicas de inteligência artificial, onde
os controlares fuzzy são obtidos a partir de um processo de otimização que utiliza os
algoritmos genéticos. Esse mecanismo de otimização, por sua vez, requer o conhecimento da
dinâmica do sistema. Uma rede neural artificial é então treinada para, a partir de dados de
entrada e saída do sistema, modelar o comportamento dinâmico da planta. São otimizados a
base de regras, o peso das regras e as funções de pertinência de entrada.
A motivação do trabalho é o controle de vibrações em sistemas dinâmicos complexos,
como, por exemplo, o controle de vibração em placas instrumentadas com vários sensores e
atuadores piezelétricos.
O trabalho apresenta os fundamentos do controle fuzzy, das redes neurais artificiais e
dos algoritmos genéticos. A metodologia de controle proposta é avaliada numérica e
experimentalmente no controle de mesa vibratória de um grau de liberdade e de uma viga de
aço engastada-livre. A mesa é controlada por atuadores eletromagnéticos e a viga por
atuadores piezelétricos. Diversos controladores são avaliados no domínio do tempo e da
freqüência.
O trabalho conclui que, para os casos estudados, a metodologia proposta é eficiente e
aponta, ainda, nas considerações finais, alguns desdobramentos futuros da pesquisa realizada. / Mestre em Engenharia Mecânica
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Avaliação da metodologia Udwadia-Kalaba para o controle ativo de vibrações em sistemas rotativos / Evaluation of the Udwadia-Kalaba methodology for the active vibration control of rotating machinerySpada, Raphael Pereira 05 March 2015 (has links)
Máquinas rotativas são sempre sujeitas à vibrações mecânicas, em menor ou maior grau, e para garantir um correto funcionamento destas máquinas, evitando falhas de operação, é necessário realizar o controle destas vibrações. Uma das frentes que vem se destacando nesta área é o controle ativo de vibrações. Neste tipo de abordagem as vibrações são controladas ativamente através de um sistema de atuação e de uma técnica de controle a ser empregada de forma satisfatória. Neste contexto, existem inúmeras abordagens da teoria de controle que podem ser aplicadas, e aqui é avaliada a aplicação da metodologia proposta por Udwadia e Kalaba para o controle de trajetória de sistemas não lineares, uma técnica de controle ainda não utilizada no controle ativo de vibrações em sistemas rotativos. Em um primeiro momento a avaliação do desempenho e potencial de aplicação desta metodologia é realizada em sistemas com quatro graus de liberdade através de comparação com controladores do tipo proporcional-integral-derivativo e regulador linear-quadrático. Os resultados obtidos pelo controlador avaliado são similares aos resultados obtidos pelo controlador proporcional-integral-derivativo com melhorias em termos de erro de posicionamento. A metodologia também é avaliada em um sistema rotativo com um maior número de graus de liberdade, no qual é possível compreender o comportamento do controlador em um sistema flexível. Por fim realiza-se um exemplo de aplicação da técnica em um sistema com um eixo rígido e mancal hidrodinâmico ativo de atuação eletromagnética. Os resultados de simulação obtidos mostram que a metodologia possui potencial de aplicação para sistemas que apresentam eixo rígido, no qual uma drástica redução na amplitude de vibração do sistema foi observada por toda faixa de operação avaliada, enquanto que a sua aplicação em sistemas com eixo flexível se tornou restrita aos dois primeiros modos de vibrar do sistema flexível utilizado, modelado através do método dos elementos finitos. / Rotating machinery are always subject to mechanical vibration to a lesser or greater degree, and to ensure proper operation of these machines, avoiding faulty operation, it is necessary to carry out the control of these vibrations. One of the fronts that stood out in this area is the active vibration control. In this type of approach, vibrations are actively managed through an actuation system and a control technique to be used satisfactorily. In this context, there are numerous approaches to control theory that can be applied, and here the application of the methodology proposed by Udwadia and Kalaba for trajectory control of nonlinear systems is evaluated, a control technique not yet used in active vibration control in rotating systems. At first the evaluation of the performance and potential application of this methodology is performed on systems with four degrees of freedom by comparison with controllers of the proportional-integral-derivative and linear-quadratic regulator type. The results of the evaluated controller are similar to results obtained by proportional-integral-derivative controller with improvements in positioning error. The methodology is also evaluated in a rotating system with a larger number of degrees of freedom, wherein we can understand the controllers behavior in a flexible system. Finally, an application example of the technique on a system with a rigid shaft and hydrodynamic bearing with electromagnetic actuators is presented. The obtained simulation results show that the method has application potential to systems having rigid shaft, in which a dramatic reduction in the amplitude of vibration of the system was observed at all the operating range evaluated, whereas their application in systems with flexible shaft became restricted to the first two vibration modes of the flexible system used, modeled by the finite element method.
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Avaliação da metodologia Udwadia-Kalaba para o controle ativo de vibrações em sistemas rotativos / Evaluation of the Udwadia-Kalaba methodology for the active vibration control of rotating machineryRaphael Pereira Spada 05 March 2015 (has links)
Máquinas rotativas são sempre sujeitas à vibrações mecânicas, em menor ou maior grau, e para garantir um correto funcionamento destas máquinas, evitando falhas de operação, é necessário realizar o controle destas vibrações. Uma das frentes que vem se destacando nesta área é o controle ativo de vibrações. Neste tipo de abordagem as vibrações são controladas ativamente através de um sistema de atuação e de uma técnica de controle a ser empregada de forma satisfatória. Neste contexto, existem inúmeras abordagens da teoria de controle que podem ser aplicadas, e aqui é avaliada a aplicação da metodologia proposta por Udwadia e Kalaba para o controle de trajetória de sistemas não lineares, uma técnica de controle ainda não utilizada no controle ativo de vibrações em sistemas rotativos. Em um primeiro momento a avaliação do desempenho e potencial de aplicação desta metodologia é realizada em sistemas com quatro graus de liberdade através de comparação com controladores do tipo proporcional-integral-derivativo e regulador linear-quadrático. Os resultados obtidos pelo controlador avaliado são similares aos resultados obtidos pelo controlador proporcional-integral-derivativo com melhorias em termos de erro de posicionamento. A metodologia também é avaliada em um sistema rotativo com um maior número de graus de liberdade, no qual é possível compreender o comportamento do controlador em um sistema flexível. Por fim realiza-se um exemplo de aplicação da técnica em um sistema com um eixo rígido e mancal hidrodinâmico ativo de atuação eletromagnética. Os resultados de simulação obtidos mostram que a metodologia possui potencial de aplicação para sistemas que apresentam eixo rígido, no qual uma drástica redução na amplitude de vibração do sistema foi observada por toda faixa de operação avaliada, enquanto que a sua aplicação em sistemas com eixo flexível se tornou restrita aos dois primeiros modos de vibrar do sistema flexível utilizado, modelado através do método dos elementos finitos. / Rotating machinery are always subject to mechanical vibration to a lesser or greater degree, and to ensure proper operation of these machines, avoiding faulty operation, it is necessary to carry out the control of these vibrations. One of the fronts that stood out in this area is the active vibration control. In this type of approach, vibrations are actively managed through an actuation system and a control technique to be used satisfactorily. In this context, there are numerous approaches to control theory that can be applied, and here the application of the methodology proposed by Udwadia and Kalaba for trajectory control of nonlinear systems is evaluated, a control technique not yet used in active vibration control in rotating systems. At first the evaluation of the performance and potential application of this methodology is performed on systems with four degrees of freedom by comparison with controllers of the proportional-integral-derivative and linear-quadratic regulator type. The results of the evaluated controller are similar to results obtained by proportional-integral-derivative controller with improvements in positioning error. The methodology is also evaluated in a rotating system with a larger number of degrees of freedom, wherein we can understand the controllers behavior in a flexible system. Finally, an application example of the technique on a system with a rigid shaft and hydrodynamic bearing with electromagnetic actuators is presented. The obtained simulation results show that the method has application potential to systems having rigid shaft, in which a dramatic reduction in the amplitude of vibration of the system was observed at all the operating range evaluated, whereas their application in systems with flexible shaft became restricted to the first two vibration modes of the flexible system used, modeled by the finite element method.
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Controle ativo de vibrações e localização ótima de sensores e atuadores piezelétricosBueno, Douglas Domingues [UNESP] 24 September 2007 (has links) (PDF)
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bueno_dd_me_ilha.pdf: 2346457 bytes, checksum: 53a7ababeeced81edd91bb8ef04b1c0f (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho apresenta o projeto do regulador linear quadrático (LQR – do inglês Linear Quadratic Regulator) para atenuar vibrações em estruturas mecânicas. Estas estruturas, com atuadores e sensores acoplados, são denominadas estruturas inteligentes. Os projetos de controladores ativos são resolvidos utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs – do inglês Linear Matrix Inequalities). Assim, é possível projetar controladores robustos considerando incertezas paramétricas na planta a ser controlada. São utilizados atuadores e sensores piezelétricos (PZTs) para aplicações em estruturas flexíveis dos tipos vigas e placas e, também, atuadores de pilha para aplicações em estruturas do tipo treliça. O problema do posicionamento ótimo dos atuadores e sensores piezelétricos também é resolvido utilizando as normas de sistemas H2, H , Hankel e as matrizes grammianas de observabilidade e controlabilidade. O modelo matemático da estrutura inteligente é obtido a partir do Método dos Elementos Finitos e, também, utilizando o Método de Identificação de Subespaços através de dados experimentais. O problema de posicionamento ótimo dos atuadores e sensores e o controle ativo de vibração são apresentados em simulações numéricas e experimentais. Os resultados mostram que os controladores robustos aumentam o amortecimento estrutural minimizando as amplitudes de vibração. / This work presents the Linear Quadratic Regulator design to vibration attenuation in mechanical structures. These structures are named Smart Structures because they use actuators and sensors electromechanically coupled. Active controller designs are solved using Linear Matrix Inequalities. So, it is possible to consider polytopic uncertainties. Piezoelectric actuators and sensors are used for applications in flexible structures as beams and plates and, also, stack actuators for applications in truss structures. Optimal placement problem of piezoelectric actuators and sensors also solved using H2, H , Hankel system norms and controllability and observability grammian matrices. The mathematical model of the smart structure is obtained through Finite Element Method and, also, through Numerical State Space of Subspace System Identification (Subspace Method) by experimental data. The optimal placement of actuator and sensor and the active vibration control is numerically and experimentally implemented. Results show that the robust controllers increase the structural damping minimizing magnitude of vibrations.
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Controle ativo de vibrações em estruturas flexíveis utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs)Santos, Rodrigo Borges [UNESP] 21 February 2008 (has links) (PDF)
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santos_rb_me_ilha.pdf: 887891 bytes, checksum: 9cff877681cee249ea6c3466ef38a6ed (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho tem como propósito projetar controladores para aplicação em tempo real em uma estrutura flexível, objetivando a redução de vibração estrutural. Os controladores são projetados segundo o enfoque de otimização convexa, com formulações envolvendo desigualdades matriciais lineares (LMIs). Duas diferentes sínteses de realimentação são consideradas. A primeira é o projeto de controladores por realimentação de estados, estimados por um observador. A segunda metodologia é baseada no controle H∞ via realimentação do sinal de saída. O modelo matemático da estrutura, usado no projeto dos controladores, foi obtido utilizando o método de Lagrange. A estrutura considerada representa um modelo de um edifício flexível controlado por uma massa móvel (Active Mass Damper -AMD) localizada no topo. A estrutura é submetida a dois tipos de excitações, sísmica e senoidal. Uma mesa de vibração (Shake Table) foi usada para aplicar as excitações. Para rodar o experimento de controle foi usado uma placa de aquisição (MultiQ - PCI) e o software de controle Wincon. Os controladores foram desenvolvidos usando o Simulink e executado em tempo real usando o Wincon. Testes experimentais foram realizados para comprovação e avaliação das metodologias propostas. / The proposal of this work is to design real time controllers for application in flexible structure, aiming the structural vibration reduction. The controllers are designed by convex optimization involving linear matrix inequalities (LMIs) approaches. Two different methodologies to feedback the system are explained. The first one is the design controller by state feedback based on observer. The second one is based on H∞ output feedback control. The mathematical model of the structure, used in the controller design, was obtained by Lagrange’s method. The structure can represent a flexible building, and it is controlled by a driving mass located at the top. The structure is submitted to seismic and sinusoidal excitations. A vibration table (Shake Table) was used to apply the excitations. The experimental tests were realized using an acquisition board (MultiQ - PCI) and the Wincon control software. The controllers were developed using Simulink, and it run in real time using the Wincon software. Experimental tests were accomplished to validate and evaluate the proposal methodologies.
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Controle Modal Ótimo de um Rotor Flexível Utilizando Atuadores Piezelétricos do Tipo Pilha / Optimal Modal Control of a Flexible Rotor Using Piezoelectric Stack ActuatorsSimões, Ricardo Corrêa 09 October 2006 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with active vibration control of flexible rotors. Vibratory control behavior of
a horizontal rotor containing two disks and suported by bearings on its extremities was
studies numericaly and experimentaly. Numerical simulations was perfomaded using
Finite Element Method (FEM). The target control was to atenuate the vibration of first 4
bending modes by using of a Linear Quadratic Regualdor. A modal method was required
to reduce the model size and make the model controllable. A state observer estimated the
modal state coordenates necessary to model method. The control forces were applied
over the structure by piezeletric stack actuators. These actuators were orthogonally
arranged in control plane locatted in one of bearings bearings of the rotor. The
experimental identification of stiffness of active bearings compoments and MEF model
ajust was carrifully conducted. The sucsses of metholody was intrically related to this work
part, that has allowed the accured calculation of the contol force. Experiments were
carried out in a rotor test rig. Optimal modal Controller performance has been tested to
various operation conditions and differents excitation forces, like rotor at rest, steady state
rotation and transiente rotation. Numerical and experimental results attest the sucsses of
control strategy and shows the potentiality of stack piezelectric actuators in the active
vibration control to rotordynamics field. / Este trabalho trata do controle ativo de vibração de rotores flexíveis. Um rotor horizontal
de dois discos apoiado em dois mancais em suas extremidades foi estudo no que tange o
aspecto de controle, tanto no âmbito numérico como experimental. As simulações
numéricas foram feitas empregando-se o Método dos Elementos Finitos (MEF). Um
controlador ótimo do tipo Regulador Quadrático Linear foi utilizado para atenuar as
vibrações dos 4 primeiros modos de flexão do rotor. Empregou-se um método modal para
reduzir o tamanho modelo e torná-lo então controlável. O uso de tal método gerou a
necessidade de se estimar os estados modais através de um observador de estados. O
tipo de atuador escolhido para aplicar a força de controle sobre a estrutura foi um atuador
piezelétrico do tipo pilha (piezeletric stack actuator). Os atuadores foram dispostos
ortogonalmente num plano de controle localizado num dos mancais do rotor. A
determinação experimental da rigidez dos elementos que componham o mancal ativo,
onde se localizava os atuadores, e o ajuste destes valores no MEF foi etapa conduzida
cuidadosa. O sucesso da metodologia de controle se atribui em grande parte a esta etapa
que permitiu um cálculo preciso da força de controle. As simulações foram feitas numa
bancada experimental devidamente instrumentada para os testes. A performance do
controlador modal ótimo foi testada para diversas condições de funcionamento do rotor
em questão e diferentes fontes excitação. A saber: Rotor em repouso, rotor em regime de
rotação permanente, rotor em regime de rotação transiente. Os resultados obtidos, tanto
numéricos como experimentais, mostram o sucesso da metodologia empregada e as
potencialidades do uso do tipo de atuador aqui empregado para o campo do controle
ativo de vibração de rotores. / Doutor em Engenharia Mecânica
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Projeto, construção e caracterização de um amortecedor ativo controlado por atuador piezoelétrico / Design, construction and characterization controlled by Piezoelectric ActuatoTeixeira, Rafael Luís 22 February 2007 (has links)
Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This 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. / Esta 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. / Doutor em Engenharia Mecânica
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Sistemas dinâmicos com amortecedores ativos controlados por atuadores piezelétricosGalavotti, Thiago Vianna [UNESP] 26 May 2010 (has links) (PDF)
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galavotti_tv_me_ilha.pdf: 4073080 bytes, checksum: 0605ef5edb68c7bc2b71f8c976c0fe09 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado bastante interesse no desenvolvimento de novas técnicas para o controle de vibrações. O objetivo principal é atribuir valores aceitáveis das amplitudes de vibrações nos sistemas, garantindo um bom funcionamento dos mesmos e evitando falhas que provoquem paradas abruptas, mostrando-se uma área científica muito importante e que aproxima vários campos da engenharia moderna. Atualmente essa tecnologia é crescente e grande investimento tem sido aplicado no seu desenvolvimento. Este trabalho apresenta resultados obtidos para técnicas ativas e semi-ativas de controle de vibrações, considerando que as modificações estruturais são provenientes da alteração da rigidez e amortecimento. Utiliza-se para essa análise, Amortecedores Ativos Controlados por Atuadores Piezelétricos, denominados em inglês por Piezoelectric Friction Damper (PFD). A aplicação da metodologia é realizada em máquinas rotativas modeladas pelo Método dos Elementos Finitos e em um protótipo projetado e construído em laboratório. Os resultados procuram atenuar os níveis de vibrações e demonstram a viabilidade da aplicação de PFDs em estruturas. / Nowadays industries have shown great interest in developing new techniques for vibration control. The target is getting acceptable values of the amplitudes of vibrations in systems, ensuring proper working order avoiding failures. This is a scientific area of very important and approach fields of modern engineering. Currently this technology is growing and large investments has been applied in its development. This paper presents results obtained for active and semi-active techniques vibration control, where the structural changes are from the modification of stiffness and damping. It is used for this analysis a system known by Piezoelectric Friction Damper (PFD). The methodology was applied in rotating machines modeled by finite element method and in a prototype designed and built in the laboratory. The results try to mitigate the vibration levels and demonstrate the feasibility of applying PFDs in rotating machine.
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Análise da confiabilidade de estruturas sujeitas a controle passivo e ativo de vibrações / Reliability analysis of structures passively and actively controlled for vibration mitigationCunha, Leandro Rodrigues 13 September 2013 (has links)
FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Esta Dissertação versa sobre a análise de confiabilidade de estruturas sujeitas a controle ativo e passivo de vibrações, com ênfase na aplicação dos métodos de confiabilidade de primeira ordem (FORM, First Order Reliability Method) e segunda ordem (SORM, Second Order Reliability Method). Esses são usados para calcular o índice de confiabilidade e, consequentemente, a probabilidade de falha de estruturas, considerando variáveis aleatórias modeladas segundo funções densidade de probabilidade. Três técnicas de controle são avaliadas: controle ativo empregando atuadores piezelétricos; controle passivo por absorvedores dinâmicos de vibrações e controle passivo baseado em atuadores piezelétricos conectados a circuitos shunt ressonantes. Para cada caso, são definidas funções de estado limite que descrevem limites operacionais e/ou requisitos de projeto, cuja avaliação é baseada em respostas obtidas por meio de modelos de elementos finitos das estruturas analisadas. Para cada uma das técnicas de controle, aplicações numéricas dos métodos FORM e SORM são realizadas considerando como estrutura principal uma treliça plana. Para efeito de avaliação da precisão das estimações de confiabilidade fornecidas por estes métodos, foram também utilizadas Simulações de Monte Carlo. A partir dos resultados, são discutidas as características específicas observadas para cada técnica de controle. Em específico, para duas delas foram identificados domínios de segurança e de falha de formas atípicas, em cujos casos, fica inviabilizado o uso dos métodos FORM e SORM. De modo geral, os resultados confirmam a importância e a conveniência de se aplicarem os métodos de análise de confiabilidade a estruturas sujeitas a procedimentos de controle de vibrações. / This dissertation is devoted to the reliability analysis of structures subjected to active and passive vibration control, with emphasis on the use of First Order Reliability Method (FORM) and Second Order Reliability Method (SORM). These methods are used to evaluate the reliability indices and the associated failure probability, considering that the random variables are modeled by probability density functions. Three techniques of vibration control are considered, namely: active control using PZT stack actuators, passive control based on dynamic vibration absorbers, and passive control based on piezoelectric transducers connected to resonant shunt circuits. For each technique, limit state functions are defined related to the operational limitations or design requirements. Their evaluation is made from structural responses obtained from finite element models. For each control technique, numerical applications of FORM and SORM are carried-out for a two-dimensional truss, defined as the structure of interest. To assess the accuracy of the reliability estimations provided by those methods, Monte Carlo Simulations are also performed. The numerical results enable to put in evidence specific characteristics of each control technique as related to reliability. Specifically, for two of them it is verified the occurrence of atypical geometrical forms of the safety and failure domains, which preclude the use of FORM and SORM. In general, the results confirm the importance and convenience of performing reliability assessment of structures subjected to vibration control procedures. / Dissertação (Mestrado)
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