XXVI Congresso de Iniciação Científica
Controle ativo de vibrações
Rodrigo Ferreira de Almeida, Átila Madureiro Bueno. Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” – UNESP – Campus Sorocaba, Engenharia de Controle e Automação, rodrigo.falmeida1@gmail.com – Bolsista PIBIC
Palavras Chave: vibrações, diagrama de bode, viga flexível.
Introdução
A sincronização e síntese de vibrações possui um papel fundamental em sistemas voltados para telecomunicações, sistemas mecânicos, sistemas automatizados, onde é necessário o controle ativo das vibrações. O controle ativo de vibrações é também fundamental na engenharia Aeroespacial e sistemas que envolvam transporte de pessoas, pois uma vibração não controlada nesse caso, pode representar um grande risco à segurança.
Nesse contexto, não apenas os PLL, mas também controladores, podem ser projetados de modo a atenuar as vibrações efetuando o ajuste fino de um absorvedor de vibração dinâmica.
Objetivos
Realizar o controle ativo de uma viga flexível através da utilização de um controlador, que será responsável por garantir que o sistema consiga acompanhar uma oscilação tanto em frequência quanto em fase.
Material e Métodos
Para análise das malhas de controle foi utilizado o SIMULINK/MATLAB juntamente com o kit “Rotary Flexible Link” da empresa Quanser.
Resultados e Discussão
Inicialmente, a malha de controle utilizada no projeto é demonstrada a seguir na figura 1.
Nesse projeto foram necessários três elementos operando em conjunto. A análise do diagrama de bode do sistema permitiu observar um pico de ressonância na frequência de 5Hz e esse pico, por sua vez, era responsável por um ganho elevado no sistema, o que causava um comportamento muito mais oscilatório e que não sintetizava a vibração de maneira correta. Para isso, foi projetado um filtro notch, que basicamente é um filtro rejeita faixa operando em uma restrita frequência, no caso os 5 Hz.
Figura 2 - Diagrama de bode do sistema antes e depois dos filtros.
Juntamente com o filtro notch, também foi utilizado um filtro passa faixa. Esse filtro tinha como princípio reduzir componentes de baixas frequências (abaixo de 1Hz) e de alta frequências (acima de 50Hz) que dificultavam ainda mais a síntese das vibrações de entrada.
Finalmente, o controlador foi projetado com base nas respostas do sistema ao degrau e do diagrama de bode, buscando um sistema que respondesse de maneira mais rápida e com um menor overshoot/esforços resultantes no sistema.
Figura 3 - Respostas ao degrau do sistema com controlador projetado e com um controlador apenas proporcional.
Conclusões
Através da análise da resposta em frequência do sistema, foi possível projetar um controlador que, juntamente com um filtro rejeita faixa e um passa faixa, supria todas as limitações da planta e permitia assim que o sistema fosse capaz de sintetizar uma oscilação em sua entrada. Pode- se observar que o sistema seguiu o sinal de entrada tanto em fase quanto em frequência e essa resposta era ainda melhor quando os sinais de entrada estavam em frequências mais elevadas, revelando assim, uma característica bem conhecida de sistemas mecânicos.
Agradecimentos
PIBIC/CNPq Figura 1 - Malha de controle utilizada para controle ativo
das vibrações.
