Submitted by DANIEL CELSO DALTIN null (danieldaltin@gmail.com) on 2017-06-07T13:22:34Z No. of bitstreams: 1 DissertMestradoDaltin2017.pdf: 2523756 bytes, checksum: 17fa1282844e841155dffaaecaca7f4d (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-07T13:36:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 daltin_dc_me_bauru.pdf: 2523756 bytes, checksum: 17fa1282844e841155dffaaecaca7f4d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T13:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 daltin_dc_me_bauru.pdf: 2523756 bytes, checksum: 17fa1282844e841155dffaaecaca7f4d (MD5) Previous issue date: 2017-05-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo de técnicas de controle de vibração tem grande importância em diversas áreas da Engenharia, tais como Aeroespacial, Automobilística, Mecânica, Robótica, etc. Um dos principais problemas observados nesses sistemas referem-se as oscilações mecânicas oriundas dos movimentos, ocasionando as vibrações nas estruturas flexíveis. Os sistemas de controle de veículos espaciais, satélites artificiais, manipuladores robóticos, guindastes rotativos, vigas engastadas, entre outros, mesmo se considerados rígidos, apresentam comportamento não-linear. Analisar essas situações expostas visa, dentro das diversas áreas, proporcionar maior margem de segurança e estabilidade do equipamento, da carga e dos usuários. Diante desse contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver modelos matemáticos para sistemas rotacionais em estruturas flexíveis e aplicar um Observador de Estados para estimar as variáveis de estado, que permite diminuir a quantidade de sensores, e projetar controladores para atenuar vibrações, com base na resposta experimental, na avaliação, verificação e validação do modelo desenvolvido para controlar vibrações em estruturas flexíveis. A metodologia utilizada baseia-se em desenvolver modelos matemáticos do sistema de controle de vibração para o sistema Rotary Flexible Link da Quanser, que consiste de uma haste metálica flexível acoplada a um servomecanismo que permite o movimento rotacional no plano horizontal. Para a obtenção das equações de movimento, considerou-se o método de Euler-Lagrange. Os resultados foram o desenvolvimento e validação experimental dos modelos matemáticos para controlar a vibração da viga flexível, e com a utilização do Observador de Estados permitiu demonstrar uma ótima estimativa das variáveis de estado, além de eliminar a utilização do tacômetro e do strain gage. / The study of vibration control techniques has great importance in several areas of Engineering, such as Aerospace, Automotive, Mechanics, Robotics, etc. One of the main problems observed in these systems refers to the mechanical oscillations originating from the movements, causing the vibrations in the flexible structures. Space vehicle control systems, artificial satellites, robotic manipulators, rotary cranes, clamped beams, among others, even if considered rigid, exhibit non-linear behavior. Analyzing these exposed situations aims, within the several areas, to provide greater margin of safety and stability of the equipment, the load and the users. Given this context, this work aims to develop mathematical models for rotational systems in flexible structures and to apply a State Observer to estimate the state variables, which allows to reduce the number of sensors, and design controllers to attenuate vibrations, based on the response Experimental, in the evaluation, verification and validation of the model developed to control vibrations in flexible structures. The methodology used is based on developing mathematical models of the vibration control system for the Rotary Flexible Link system of Quanser, which consists of a flexible metal beam coupled to a servomechanism that allows rotational movement in the horizontal plane. In order to obtain the equations of motion, the Euler-Lagrange method was considered. The results were the development and experimental validation of the mathematical models to control the vibration of the flexible beam, and with the use of the State Observer, it was possible to demonstrate a good estimation of the state variables, besides eliminating the use of the tachometer and the strain gage.

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Resumo: No decorrer dos anos, alguns métodos de manutenção têm sido desenvolvidos para evitar que falhas em estruturas e maquinários possam ocorrer e desencadear paradas inesperadas ou desnecessárias. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que o mesmo seja observável, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca em placa de Kirchhoff de modo a acompanhar o progresso da mesma. Foram analisados quatro sistemas mecânicos contendo placas, sendo estes um sistema computacional de placa sobre elementos de molas e amortecimento, um sistema computacional de placa engastada livre com ausência ou presença de trinca, um sistema experimental de placa engastada livre com ausência ou presença de entalhe e um sistema experimental de placa engastada livre com ausência ou presença de massa extra. Novamente, o banco de observadores é utilizado para detecção da falha na estrutura. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma viga engastada discretizada pela técnica dos elementos finitos e as análises experimentais realizadas foram bastante satisfatórios, validando a metodologia d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Sergio Dainez - resumo.pdf: 31972 bytes, checksum: 94a24928564b90b196513e814cfe09a3 (MD5) Previous issue date: 2010-06-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the resonant linear compressor the piston is drive by a linear actuator and a resonant mechanical spring directly in the reciprocating motion, this is a mass spring resonant system, eliminating bearing and crank of the conventional reciprocating compressors, and the friction loss has a significant reduction. The maximum displacement of the piston is regulating by the equilibration between the power supply by the actuator and the power transfer to the gas compression process. This type of the compressor is design to work at the resonant frequency of the mass spring system, in this condition the efficiency is maximum. Then the control must drive the linear actuator in the maximum displacement of the piston and adjust the drive frequency at the system resonant frequency. For enable of this process is necessary that piston position is known with precision, however the installation of a sensor have same difficulty, since the refrigeration compressor is hermetic system, and it have high pressure and temperature, with wide range of variation. This work develop the implementation of a full order linear observer to estimate the displacement and the velocity of the piston of the resonant linear compressor, and a control system able to drive the compressor in the maximum piston displacement and in the resonant frequency, and only measured a current of the linear actuator, without sensor inside de compressor. For this a nonlinear model of the compressor and a linear model with variable coefficients for the observer are develop, also a simulator of the system is develop, where the compressor model is controlled by the displacement and the velocity signals calculate by observer, demonstrated the feasibility of the proposed technique in the present work. / Nos compressores lineares ressonantes o pistão é acionado por um atuador linear e molas diretamente no sentido do seu movimento alternativo, formando um sistema massa-mola ressonante, eliminando assim os mancais mecânicos e o sistema biela e manivela dos compressores convencionais, reduzindo de forma significativa as perdas por atrito. A amplitude do deslocamento do pistão é regulada pelo equilíbrio da potência fornecida pelo atuador e a potência transferida para o processo de compressão do gás. Estes compressores são projetados para funcionar na frequência de ressonância do sistema massa-mola, nesta condição a eficiência do sistema é máxima. Assim, o controle deve acionar o atuador linear na máxima amplitude de deslocamento do pistão e ajustar a frequência de acionamento na frequência de ressonância do sistema. Para viabilizar este processo é necessário que o curso do pistão seja conhecido com precisão, porém a instalação de um sensor apresenta dificuldades, pois os compressores de refrigeração são herméticos e estão sujeitos a pressões e temperaturas elevadas e com grande faixa de variação. Este trabalho propõe a implementação de um observador de estados de ordem plena, para estimar o deslocamento e a velocidade do pistão do compressor linear ressonante, e um sistema de controle capaz de acionar o compressor no deslocamento máximo e na frequência de ressonância, medindo somente a corrente no atuador linear, sem a necessidade de sensores instalados dentro do compressor. Para isto desenvolve-se um modelo não linear do compressor e um modelo linear equivalente de coeficientes variáveis para o projeto do observador, também é desenvolvido um simulador do sistema, onde o modelo do compressor é controlado pelos sinais de deslocamento e velocidade calculados pelo observador, demonstrando a viabilidade da técnica proposta no presente trabalho.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-05-23T18:23:25Z No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-05-24T17:33:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-24T17:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta uma proposta de controle discreto baseado em reali-mentação de estados aplicado à fonte de alimentação das cargas magnéticas do Sirius. A fonte é formada por associações em série e em paralelo de módulos de menor po-tência para que, em conjunto, possam atender às exigências requeridas de tensão e de corrente dos magnetos. Cada módulo é constituído de dois estágios, um de entrada e outro de saída, em que o segundo é o objeto de estudo deste trabalho. O estágio de saída é constituído por um conversor ponte completa associado a um filtro de terceira ordem. Inicialmente é feita a modelagem do estágio de saída e apresentado um modelo apropriado a uma quantidade genérica de módulos associados em série. Em seguida é feita a discretização da planta e o controle em espaço de estados. Para a alocação dos pólos do sistema em malha fechada é utilizado o Regulador Quadrático Linear Digital. Entretanto, quando módulos são associados, aumenta-se consideravelmente a ordem do sistema e torna-se inviável a medição de todos os estados da planta. Então, é proposto um observador ótimo de ordem reduzida para que este seja capaz de fornecer ao con-trolador os estados que não são medidos. A análise de estabilidade permitiu verificar a robustez do controle em conjunto com o observador de estados. Na associação de módulos em paralelo foram consideradas que as correntes da saída de cada módulo são parcelas do estado que corresponde à corrente das cargas magnéticas. Baseado nesta premissa e no controle feito para o arranjo de módulos em série, foi proposta uma estratégia de controle para o arranjo em paralelo. Os resultados em simulação, tanto para a configuração de módulos em série quanto em paralelo, permitem verificar os desempenhos dinâmicos do controlador e observador de estados. / This dissertation presents a proposal of a discrete-time state-feedback control law applied to the Sirius magnetic source power supply. In order to meet the magnets' required voltage and current levels the source is formed by series and parallel associa-tion of modular converters. Each module is made up of two stages, input and output, in which the later is addressed this work. The output stage is constituted by a full bridge converter associated with a third-order filter. Initially a mathematical model is obtained for a single module. This model is later extended to represent the connection of several modules in series. Then the plant is discretized and state feedback law is designed to control the system. The optimal technique Digital Linear Quadratic Regu-lator was used to place the closed-loop poles. However, when modules are associated, due the order of the system it becomes impracticable to measure all the states. Then an optimal reduced order observer is proposed to provide to controller the states that are not measured. An stability analysis is performed in order to verify the controller robustness. For the association of modules in parallel was considered that the output currents of each module are the parcels of the state corresponding to the current of the magnetic loads. Based on this premise and in the previously control design for the series modules association, is proposed a control topology for the parallel arrange-ment. Simulation results were obtained, for the both configuration of modules series and parallel, and the performances of the controller and state-observer were verified.