Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2171_1.pdf: 6507521 bytes, checksum: 354f98d6ad0d25dfb4dda99f9148e3d7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento acelerado da tecnologia e a enorme massa de investimentos na busca por miniaturização dentro das grandes áreas do conhecimento permite o desenvolvimento de materiais funcionais. Os materiais que apresentam o efeito memória de forma encontram-se, juntamente com as cerâmicas piezoelétricas e os polímeros eletroativos, classificados dentro deste grande grupo. As ligas de Ti-Ni são as mais bem sucedidas e exploradas dentre aquelas que exibem o Efeito Memória de Forma (EMF). O grande interesse neste tipo de material esta relacionado com as propriedades particulares das transformações martensítica que com as propriedades de resistência mecânica, ductilidade, resistência à fadiga e dureza conferem a estes materiais, condições adequadas para o funcionamento como sensores/atuadores. Este trabalho foi desenvolvido baseado no fato de que os tratamentos termomecânicos podem alterar as propriedades deste tipo de material. Procedimentos termomecânicos realizados em fios comerciais de Ti-Ni são utilizados na obtenção e treinamento de atuadores com a forma de molas helicoidais. A aplicação destes elementos se destina ao uso de suas propriedades funcionais na substituição do sistema de acionamento de válvulas de fluxo. Esta pesquisa é desenvolvida através de um conjunto de técnicas que formam o procedimento experimental, entre as técnicas direcionadas a caracterização dos fios de Ti-Ni foram utilizadas a calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios-X (DRX) e a microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). O comportamento mecânico dos materiais foi avaliado por meio de ensaio de tração, dureza Vickers e pela investigação do comportamento da força gerada pelo fio e atuador quando da passagem de corrente elétrica. Os resultados obtidos permitiram a análise de parâmetros como temperatura e entalpia de transformação, tratamento térmico e resistência mecânica. A análise dos resultados mostra que: a) os tratamentos térmicos induzem alterações na estrutura do material, deslocando as temperaturas de transformação; b) a transformação de fase em duas etapas pode influenciar o desempenho da recuperação de forma em função do rearranjo dos defeitos e c) O tratamento térmico a temperatura de 400ºC (BSW-T1) produz propriedades adequadas para a aplicação do atuador no acionamento de válvulas de fluxo

Orientadores: Jose Roberto de França Arruda, Juan Francisco Camino dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:00:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siviero_DiegoAzevedo_M.pdf: 1349512 bytes, checksum: dd6f2edf66df39c704de24d42a9ed55c (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Dado o contínuo processo de otimização ao no setor aeroespacial é cada vez mais priorizada nos projetos a busca pelo decréscimo de massa dos sistemas secundários ao vôo, como por exemplo, no sistema responsável pelo controle de ruídos internos. Isto tem provocado um aumento de interesse no desenvolvimento de placas inteligentes, ou ¿smart-plates¿, que consistem em elementos estruturais com atuadores e sensores agregados as suas superfícies, para o controle de suas próprias vibrações estruturais, possibilitando, no futuro, a redução nas dimensões dos elementos passivos de contenção de ruído hoje em uso, principalmente no trabalho com sinais de baixa freqüência. Cresce paralelamente a necessidade de se do definir qual a melhor estratégia de controle para estas estruturas inteligentes. Este estudo descreve a implementação de dois tipos distintos de controladores em uma placa de LEXAN com o objetivo de aumentar a perda transmissão de ruídos. O primeiro controlador utilizado é tipo H2, uma estratégia de controle que utiliza a realimentação da saída (feedback) como referencia para a ação de controle. O segundo controlador é o Filtered-X LMS, uma estratégia por alimentação direta (feedforward) que utiliza um sinal correlacionado ao distúrbio como referencia para o controle. A resposta da planta em malha fechada, com cada controlador, é medida por um microfone com a finalidade de s88e determinar o desempenho atingido pelas diferentes metodologias. Um enfoque maior será dado ao controlador Filtered-X LMS, que também será detalhado e aplicado a um sistema numérico de dutos / Abstract: Due to the continuous optimization process in the aerospace industry, the search for lighter secondary flight systems has been intensively investigated in recent years, for instance, the system responsible for the control of internal noise. This leads to a growing interest in the development of smart panels, which consist of structural elements with actuators and sensors attached to their surfaces, in order to control the structural vibration. This leads to a reduction of the members of passive elements used to attenuate noise mainly at low frequencies. The interest in these smart structures grows along with the necessity of defining the best control strategy. This thesis describes the implementation of two distinct controllers on a LEXAN smart plate, with the purpose of increasing the transmission loss. The first is an H2 dynamic output feedback controller, a strategy that uses the system's output as a reference to the control action. The second controller is the Filtered-X LMS, a strategy that uses a signal correlated with the disturbance as a reference to the control. The response of the closed-loop systems, using each controller, is measured using a microphone. This determines the performance achieved by the different methodologies. More emphasis will be given to the Filtered-X LMS controller, which is also applied to a vibroacoustic problem in a duct / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossetto_JonatasFred._D.pdf: 4844072 bytes, checksum: 0f28d51130deaa192c51125f71eedf7b (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Sensores distribuídos a fibra óptica representam uma tecnologia chave para o desenvolvimento de estruturas inteligentes, uma vez que podem ser totalmente integrados aos materiais da estrutura. Efeitos ópticos não lineares podem ser utilizados para implementar esta nova classe de sensores, sem a necessidade da construção de componentes sensores individuais. Esta tese propõe a utilização do espalhamento Brillouin estimulado e do espalhamento Raman espontâneo, para desenvolver um sensor distribuído capaz de determinar o perfil de temperatura e deformação mecânica ao longo da fibra óptica sensora. Diversos resultados experimentais são apresentados para ambos os efeitos não-lineares ocorrendo em uma fibra óptica monomodo. Uma nova técnica para estabilizar a diferença de freqüência entre dois campos ópticos é proposta. Uma técnica de processamento de sinal é proposta para melhorar a resolução espacial de um sensor distribuído Brillouin. Uma topologia de ponta única é proposta para a implementação de um sensor distribuído Brillouin. Diversos aspectos sobre a implementação de um sensor distribuído Raman são discutidos. Uma nova topologia é proposta para o desenvolvimento de um sensor distribuído híbrido utilizando três diferentes tecnologias: Raman/Brillouin/FBGs, compartilhando a mesma fibra óptica sensora. Os resultados apresentados consolidam a pesquisa e indicam que o investimento em tecnologias correlatas é promissor tanto academicamente quanto comercialmente / Abstract: Fiber optic distributed sensors are a key technology for the development of smart structures, as it can be fully integrated to the structure materials. Nonlinear optical effects can be used to implement such kind of sensors, without the need of building individual sensor components. This thesis proposes the use of the stimulated Brillouin scattering and the spontaneous Raman scattering to develop an optical fiber distributed sensor capable of measuring both the temperature and the strain profile along a sensing optical fiber. Several experimental results are presented concerning both nonlinear effects occurring in a single-mode optical fiber. A new technique to stabilize the optical frequency difference between two optical fields is proposed. A signal processing technique is proposed to improve the spatial resolution of the Brillouin distributed sensor. An one-end topology is proposed to implement a Brillouin distributed sensor. Several aspects about the implementation of a Raman distributed sensor are discussed. A new topology is proposed for the development of a hybrid optical fiber distributed sensor using three different technologies, Raman/Brillouin/FBG, sharing the same sensing optical fiber. The presented results consolidate the research and indicate that the investment in correlated technologies is promising not only for the academic research but also for commercial applications / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-03-12T14:31:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Luis Henrique da Silveira Lacerda.pdf: 5893257 bytes, checksum: a2df90c95fd70919cf9b3cefa1fedec8 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-12T14:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Luis Henrique da Silveira Lacerda.pdf: 5893257 bytes, checksum: a2df90c95fd70919cf9b3cefa1fedec8 (MD5) Previous issue date: 2019-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento de materiais para aplicação tecnológica tem sido foco de inúmeros trabalhos científicos e, dentre a gama extremamente variada de materiais investigados, encontram-se os materiais multiferróicos, considerados a próxima geração de materiais para desenvolvimento de dispositivos inteligentes. O multiferroísmo consiste na existência simultânea de ordenamento magnético e propriedades ferroelétricas ou ferroelásticas em uma mesma fase cristalina do material. O tipo mais comum de material multiferróico apresenta um acoplamento entre as propriedades ferroelétricas e magnéticas, também chamado de acoplamento magnetoelétrico. No presente trabalho, novos materiais multiferróicos foram propostos através da substituição de cátions A e B na estrutura cristalina R3c por átomos magnéticos e não magnéticos e investigados por meio de simulações computacionais baseadas na Teoria do Funcional de Densidade. Os materiais investigados apresentam alta estabilidade em condições ambientes e em altas pressões, bem como propriedades eletrônicas e ópticas que sugerem estes como alternativas viáveis para desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e aplicação em processos de fotodegradação e técnicas de water splitting fotocatalítico. Sobretudo, as propriedades magnéticas e ferroelétricas são orientadas ao longo das direções [111] e x ([100]), respectivamente, evidenciando um comportamento anisotrópico no material. Assim sendo, tais propriedades são tangenciais entre si mostrando a possibilidade de um controle destas a partir de campo elétrico aplicado na direção [111] resultando na perturbação do ordenamento magnético ou por meio de um campo magnético aplicado na direção x para obter uma resposta ferroelétrica do material. A estes fatos apresentados, os resultados obtidos também evidenciam uma origem molecular do acoplamento magnetoelétrico não só em estrutura R3c, mas em quaisquer outras estruturas cristalinas, uma vez que pode-se concluir que a origem molecular das propriedades multiferróicas consiste na existência de propriedades tangenciais e dependentes ao longo da célula unitária do material, sendo que tal dependência sugere o acoplamento entre estas. De tal modo, o presente trabalho representa uma primeira descrição teórica ampla de como tais propriedades são observadas nos materiais investigados em função da modificação química da estrutura cristalina, além da descrição das propriedades gerais dos materiais propostos, apontando estes como alternativas em potencial para desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e quaisquer aplicações baseadas no multiferroísmo ou em materiais inteligentes. / The development of materials aiming technological applications has been the focus of several scientific manuscripts and, among investigated materials stands out the multiferroics, which are considered as the next generation of materials to smart devices development. The multiferroism consists on the simultaneous existence of a magnetic ordering and ferroelectric or ferroelastic properties in a same crystalline phase, being the most common kind of multiferroism observed between the ferroelectricity and the magnetics ordering and also known as magnetoelectric coupling. In this work, new multiferroic materials were proposed from A and B cations replacement in R3c structures by magnetic and non-magnetic atoms; the materials were evaluated by computational simulations based on Density Functional Theory. The investigated materials presents high stability under room condition and high pressures in R3c structures, as well as electronic and optical properties suggesting then as viable alternatives to development of electronic devices and photocatalytic process, such as water splitting and photodegradation. Moreover, the ferroelectric and magnetic properties are oriented on [111] and x ([100]) directions, respectively, showing an anisotropic behavior in the material. Thus, such properties are tangent each other indicating the control possibility from an electric field applied along [111] direction resulting on a magnetic response or from a magnetic field applied along x direction to obtain a ferroelectric response. Therefore, the obtained results clarify the molecular origin of the magnetoelectric coupling for R3c materials and any other crystalline structures since the coupling arises from the fact that the magnetism and ferroelectricity are tangent each other and, consequently, dependents, indicating the coupling between both properties. This work represents the first deep description of how the multiferroism can be affected by chemical modification and also the first report about the general properties of evaluated materials, indicating these materials as potential alternative to development of electronic devices and any application based on multiferroism or smart materials.

Orientador: Vicente Lopes Júnior / Banca: Luiz de Paula do Nascimento / Banca: Marcus Antonio Viana Duarte / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento analítico da modelagem de estruturas flexíveis do tipo treliça com o objetivo de atenuação de vibrações através do uso de técnicas de controle ativo. Atuadores de pilha piezelétricos são usados para exercer as forças de controle na estrutura, os quais substituem barras inteiras ou somente uma parte delas. Estes tipos de atuadores, também, satisfazem a necessidade de obtenção de estruturas leves. O posicionamento ótimo desses atuadores e de sensores é encontrado através da norma Hx, que é usada como função objetivo. Como técnica de controle é aplicado o Controle no Espaço Modal Independente (IMSC), no qual os estados são estimados por um estimador modal e são realimentados de acordo com a teoria de controle ótimo, o Regulador Linear Quadrático (LQR). O IMSC é eficiente computacionalmente mesmo aplicado a sistemas de alta ordem e também reduz os efeitos de spillover. Uma melhoria do IMSC, o Controle Modal Eficiente (EMC) também é apresentado com o propósito de reduzir as amplitudes das forças de controle. O modelo matemático da estrutura inteligente é obtido a partir do Método dos Elementos Finitos (MEF) considerando o acoplamento eletromecânico entre os atuadores de pilhas piezelétricos e a estrutura base. O projeto de uma treliça espacial, o posicionamento ótimo dos atuadores e sensores e o controle ativo de vibração são apresentados em simulações numéricas. Os resultados mostram que ambos os controladores aumentam o amortecimento da estrutura e, ainda, o EMC reduz as amplitudes das forças de controle. / Abstract: This work presents the analytic development of the modeling of flexible truss structures with the aim to suppress the mechanical vibration using active control techniques. Piezoelectric stack actuators are used to produce control force in the structure, which can replace an entire bar or can be coupled to structural members. They also satisfy the necessity to obtain lighter structures. The optimal placement of actuators and sensors is found through the Hã norm as objective function. As control technique is presented the Independent Modal Space Control (IMSC), in which a modal estimator is used and the Linear Quadratic Regulator (LQR) feedback the estimated states according the optimal control theory. IMSC is computationally efficient also applied in high order system and reduces the negative effects of the control and observer spillover. An improvement in the IMSC is the Efficient Modal Control (EMC) that is proposed to reduce the amplitudes of control forces. The mathematical model of the intelligent structure is obtained from Finite Elements Method (FEM) considering the electromechanical coupling between the piezoelectric stack actuators and the base structure. The design of a space truss structure, the optimal placement of active members and the active damping vibration control is numerically implemented. Two control techniques are tested and compared: IMSC and EMC. Results show that the controllers increase the damping of the structure noticeably. The EMC controller provides better performance, reducing the amplitudes of control forces. / Mestre

Resumo: Este trabalho tem como propósito utilizar técnicas de controle robusto para atenuação ativa de vibração mecânica em estruturas acopladas a atuadores e sensores piezelétricos. Os controladores são projetados segundo o enfoque de otimização convexa, com os requisitos envolvendo desigualdades matriciais lineares (LMIs). A proposta é ilustrar duas sínteses diferentes de realimentação via LMIs. A primeira é o projeto de controladores por realimentação de estados, estimados por um observador, considerando incertezas paramétricas do tipo politópicas. A segunda metodologia é baseada no controle H8 via realimentação do sinal de saída, considerando incertezas dinâmicas limitadas por norma. Os sensores/atuadores são posicionados em pontos ótimos utilizando-se a norma H8 como índice de desempenho. Os modelos matemáticos utilizados na síntese dos controladores foram obtidos a partir do método dos elementos finitos considerando o acoplamento eletromecânico entre os atuadores/sensores e a estrutura base ou a partir de métodos de identificação. Neste contexto, este trabalho também discute e exemplifica o algoritmo de realização de autosistemas (ERA). Três exemplos são solucionados para exemplificar a metodologia implementada: uma estrutura tipo placa, uma viga engastada-livre e a supressão ativa de flutter em um aerofólio 2-D, problema de grande interesse na indústria aeronáutica. Os resultados mostraram uma significante atenuação da vibração estrutural na faixa de freqüência de interesse e o atendimento dos requisitos impostos na fase de projeto. / Abstract: The proposal of this work is to use robust control techniques in order to suppress mechanical vibration in structures with pieozoelectric sensors and actuators coupled. The controllers are designed by convex optimization and the constraints are dealt through linear matrix inequalities (LMIs) frameworks. Two different methodologies to feedback the system by using LMIs are explained. The first one is the observer-based state-feedback considering polytopic uncertainties. The second one is the H output feedback control considering norm-bound uncertainties. The sensors/actuators are located in optimal placements by using H norm as performance index. The mathematical models used in the controller design were obtained by finite element methods considering eletromechanical effects between the host structure and piezoelectric sensors/actuators patches or by using identification methods. In this sense, it is also discussed the eigensystem realization algorithm (ERA). Three different applications are proposed and solved in order to illustrate the applicability of the methodology: a cantilever plate; a cantilever beam; and an active flutter suppression in a 2-D airfoil, a problem of considered interest in the aeronautic industry. The results showed the vibration suppression in the bandwidth of interest when submited to the requirements imposed by practical situations. / Orientador: Vicente Lopes Junior / Coorientador: Edvaldo Assunção / Banca: Vicente Lopes Junior / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edilson Hiroshi Tamai / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-24Bitstream added on 2014-06-13T18:55:43Z : No. of bitstreams: 1 franco_vr_me_ilha.pdf: 5148348 bytes, checksum: 722b347f89e5e9a0aa5c379afe0dadba (MD5) / Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma técnica de monitoramento da integridade estrutural, para identificação e caracterização de falhas estruturais através da metodologia das ondas de Lamb utilizando materiais piezelétricos como sensores e atuadores. Ondas de Lamb são uma forma de perturbação elástica que se propaga guiada entre duas superfícies paralelas livres. Ondas de Lamb são formadas quando o atuador excita a superfície da estrutura com um pulso depois de receber um sinal. Quando uma onda propaga na superfície de uma placa, ela chega em um PZT sensor por diferentes caminhos. Um caminho é quando a onda atinge o sensor diretamente, ou seja, sem obstáculos no caminho em que ela se propaga. Outro caminho possível é quando a onda chega ao sensor após se propagar sobre descontinuidades existentes na superfície da estrutura. Com as várias características dos sinais recebidos, e com o uso de certas técnicas de processamento de sinais, essas falhas podem ser identificadas, realizando-se a ação correta tentando evitar a total falha da estrutura. Nesse contexto, diferentes testes experimentais foram realizados em diferentes tipos de estruturas. Redes de sensores e atuadores piezelétricos foram acopladas na superfície dessas estruturas, a fim de se fazer a configuração das ondas de Lamb. Os PZTs atuadores excitaram a estrutura em altas faixas de frequência. Diferentes tipos de falhas estruturais foram simuladas, através do aumento de massa, alteração de rigidez e através de cortes na borda das estruturas. Quatro índices de falha foram utilizados para detectar a presença da falha na estrutura, são eles: Root- Means-Square Deviation (RMSD), Índice de Falha Métrica (IFM), Norma H2 e Correlation Coefficient Deviation Mean (CCDM). Estes índices foram computados através dos sinais de entrada e de saída no domínio da frequência... / This work presents the study and development of a Structural Health Monitoring technique for identification and characterization of structural damages based on Lamb waves methodology using piezoelectric materials as actuators and sensors. Lamb waves are a form of elastic perturbation that remains guided between two parallel free surfaces. Lamb waves are formed when the actuator excites the structure’s surface with a pulse after receiving a signal. When the wave propagates on the structure, it comes in a PZT sensor from different paths. One path is when the wave reaches the sensor directly, i.e. without obstacles in the path in which it propagated. Another possible path is when the wave reaches the sensor after spreads on discontinuities in the structure’s surface. Damages can be detected and located through several features of the received signals and with the use of certain techniques of signal processing. In this context, several experimental tests were performed on different kinds of structures. Piezoelectric actuators and sensors networks were attached on the surface of these structures in order to make the Lamb waves configuration. The PZTs actuators excited the structure in high frequency ranges. Different kinds of structural damages were simulated by increasing mass, reduction of stiffness and cuts through the edge of the structures. Four damage-sensitive indexes were used to detect the presence of the damage in the structure: Root-Means-Square Deviation (RMSD), Metric Damage Index (MDI), H2 Norm and Correlation Coefficient Deviation (CCDM). These indices were computed in the frequency domain. The results showed the viability of the Lamb waves methodology for Structural Health Monitoring system using smart materials as actuators and sensors

Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-20T01:57:26Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-22T14:06:58Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-22T18:09:13Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-22T18:12:23Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-22T19:44:21Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T11:57:14Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T12:57:56Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T13:16:32Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T13:34:44Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T17:24:55Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-23T17:29:02Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-24T12:05:24Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-24T12:39:44Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-24T16:47:38Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-24T17:31:22Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-27T11:40:50Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-27T12:31:51Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-27T13:03:15Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Submitted by Jeferson Jose de Lima null (jefersonjl82@gmail.com) on 2017-11-27T18:08:07Z No. of bitstreams: 1 PPGEE_UNESP_JEFERSON.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-11-28T11:31:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_jj_dr_bauru.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-28T11:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_jj_dr_bauru.pdf: 2168304 bytes, checksum: 65aa625d79b7b8de002c02599c5f3983 (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / Manipuladores robóticos leves trazem diversas vantagens quanto ao custo de produção e eficiência na relação carga útil e peso do robô. No entanto a utilização de materiais leves tende a aumentar a flexibilidade estrutural, principalmente na transmissão do torque e nos elos. As propostas de manipuladores apresentadas neste trabalho possuem requisitos conflitantes, pois deseja-se a redução do peso dos mecanismos e aumentar o desempenho, surgem então alguns desafios de engenharia. Desta forma, esta tese trata da modelagem mecânica, análise dinâ- mica e controle híbridos, utilizando atuadores inteligentes, para manipuladores robóticos com características flexíveis. Dois principais modelos de manipuladores robóticos com características flexíveis serão considerados neste trabalho: um para carregamento de carga conectadas a um cabo e outro para manuseio de ferramenta rotativa, ambos com interação não-ideal do elemento manipulado. É possível verificar comportamento caótico ao adicionar a carga aos manipuladores, trazendo assim, maiores desafios a proposta de controle. Na estratégia de controle são considerados como atuadores os motores CC (Corrente Contínua) e atuadores classificados como materiais inteligentes como a Liga de Memória de Forma (LMF), atuando nos elos flexí- veis, e freio Magneto-Reológico (MR-Brake), atuando nas juntas flexíveis. Utilizou-se da rede neural RBFNN para estimativa das variáveis de controle dos atuadores LMF e MR-Brake. O controle DSDRE (Discrete State Dependent Ricatti Equation) é utilizado como a lei de controle. Os resultados numéricos mostram que a adição de atuadores híbridos trazem um ganho considerável no controle de vibração e posicionamento dos manipuladores. / Light-weight robotic manipulators have advantages over the cost of production and efficiency in relation to payload and weight of the robot. However, the use of light-weight materials tends to increase structural flexibility in torque transmission and in the links of the robot. The manipulator proposals presented in this work have conflicting requirements since it is desired to reduce the weight of the mechanisms and increase the performance, it makes some engineering challenges. Thus, this thesis deals with mechanical modeling, dynamic analysis and hybrid control, using intelligent actuators, for robotic manipulators with flexible characteristics. Two models of robotic manipulators with flexible characteristics will be considered in this work: one for payload connected to a cable and another one for rotary tool, both with non-ideal interaction of the manipulated element. It is possible to verify chaotic behavior by adding the load to the manipulators, becoming a great challenger to the proposal control. DC motors and actuators classified as intelligent materials such as the shape memory alloy (SMA), acting on the flexible links, and Magneto-Rheological Brake (MR-Brake), acting on the flexible joints, are used in the strategy control. The neural network RBF was used to estimate the control variables of the SMA and MR-Brake actuators. The DSDRE (Discrete State Dependent Ricatti Equation) control is used as the control law. The numerical results show that the addition of hybrid actuators possibly have a considerable gain in the control of vibration and positioning of the manipulators.

Resumo: Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma técnica de monitoramento da integridade estrutural, para identificação e caracterização de falhas estruturais através da metodologia das ondas de Lamb utilizando materiais piezelétricos como sensores e atuadores. Ondas de Lamb são uma forma de perturbação elástica que se propaga guiada entre duas superfícies paralelas livres. Ondas de Lamb são formadas quando o atuador excita a superfície da estrutura com um pulso depois de receber um sinal. Quando uma onda propaga na superfície de uma placa, ela chega em um PZT sensor por diferentes caminhos. Um caminho é quando a onda atinge o sensor diretamente, ou seja, sem obstáculos no caminho em que ela se propaga. Outro caminho possível é quando a onda chega ao sensor após se propagar sobre descontinuidades existentes na superfície da estrutura. Com as várias características dos sinais recebidos, e com o uso de certas técnicas de processamento de sinais, essas falhas podem ser identificadas, realizando-se a ação correta tentando evitar a total falha da estrutura. Nesse contexto, diferentes testes experimentais foram realizados em diferentes tipos de estruturas. Redes de sensores e atuadores piezelétricos foram acopladas na superfície dessas estruturas, a fim de se fazer a configuração das ondas de Lamb. Os PZTs atuadores excitaram a estrutura em altas faixas de frequência. Diferentes tipos de falhas estruturais foram simuladas, através do aumento de massa, alteração de rigidez e através de cortes na borda das estruturas. Quatro índices de falha foram utilizados para detectar a presença da falha na estrutura, são eles: Root- Means-Square Deviation (RMSD), Índice de Falha Métrica (IFM), Norma H2 e Correlation Coefficient Deviation Mean (CCDM). Estes índices foram computados através dos sinais de entrada e de saída no domínio da frequência... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the study and development of a Structural Health Monitoring technique for identification and characterization of structural damages based on Lamb waves methodology using piezoelectric materials as actuators and sensors. Lamb waves are a form of elastic perturbation that remains guided between two parallel free surfaces. Lamb waves are formed when the actuator excites the structure's surface with a pulse after receiving a signal. When the wave propagates on the structure, it comes in a PZT sensor from different paths. One path is when the wave reaches the sensor directly, i.e. without obstacles in the path in which it propagated. Another possible path is when the wave reaches the sensor after spreads on discontinuities in the structure's surface. Damages can be detected and located through several features of the received signals and with the use of certain techniques of signal processing. In this context, several experimental tests were performed on different kinds of structures. Piezoelectric actuators and sensors networks were attached on the surface of these structures in order to make the Lamb waves configuration. The PZTs actuators excited the structure in high frequency ranges. Different kinds of structural damages were simulated by increasing mass, reduction of stiffness and cuts through the edge of the structures. Four damage-sensitive indexes were used to detect the presence of the damage in the structure: Root-Means-Square Deviation (RMSD), Metric Damage Index (MDI), H2 Norm and Correlation Coefficient Deviation (CCDM). These indices were computed in the frequency domain. The results showed the viability of the Lamb waves methodology for Structural Health Monitoring system using smart materials as actuators and sensors / Orientador: Vicente Lopes Junior / Coorientador: Michael J. Brennan / Banca: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: José Roberto de França Arruda / Mestre

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a aplicação da tecnologia de controle semi-ativo em suspensões veiculares, empregando amortecedores magnetoreológicos e controladores nebulosos. O princípio de funcionamento dos amortecedores magnetoreológicos é evidenciado a partir de um procedimento de identificação numérica onde os resultados obtidos pela técnica de modelagem apresentada são confrontados com dados experimentais coletados. O grande avanço experimentado pelos controladores nebulosos nos últimos anos tem aberto novas possibilidades de aplicação prática de tais controladores. O comportamento não linear dos amortecedores magnetoreológicos associado às variações paramétricas e não- linearidades presentes em modelos de suspensões veiculares são características que corroboram para o uso dos controladores nebulosos. A formulação básica para a análise e projeto destes controladores é discutida e analisada através de um conjunto de simulações numéricas efetuado para a avaliação da robustez, estabilidade e desempenho dos mesmos. A bancada experimental, constituída de um sistema de dois graus de liberdade contendo um amortecedor magnetoreológico, é apresentada e tem seus parâmetros principais identificados. Tal bancada é usada para comparar os resultados numéricos simulados com aqueles obtidos experimentalmente. O trabalho termina comentando as potencialidades da metodologia apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e aponta propostas para a sua continuidade / Abstract: This work focus on the investigation of semi-active vibration control technology in vehicle suspensions by using magneto-rheological dampers and fuzzy controllers. The operation principle of magneto-rheological dampers is verified by a numerical identification procedure and the results obtained by the presented modeling techniques are compared with the experimental collected data. The great progress tried by the fuzzy controllers in the last years has been opening new possibilities of practical application for these controllers. The non- linear behavior of the magnetorheological dampers associated to the parametric variations and non-linearities on vehicle suspension models corroborate to the use of the fuzzy controllers. The fundamental formulation of this controller is discussed and its robustness, stability and performance are shown through numeric simulations. An experimental apparatus representing a two degree-of-freedom system containing a magnetorheological damper is used to identify the main parameters and to compare the previous simulation results. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented / Orientador: Vicente Lopes Junior / Coorientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Júnior / Mestre