Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado (2006)
- Authors:
- Autor USP: ROMANO, ROBERTO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PTC
- Subjects: DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA; SISTEMAS DE CONTROLE; SISTEMAS NÃO LINEARES
- Language: Português
- Abstract: As ligas com memória de forma (Shape Memory Alloy - SMA) consistem em um grupo de materiais metálicos que possuem a habilidade de retornar a um formato ou tamanho previamente definido quando submetidas a um ciclo térmico adequado, devido a alterações em sua estrutura cristalina. Esta mudança não é um processo termodinamicamente reversível, apresentando, conseqüentemente, histerese. Portanto, a característica principal destes materiais é a habilidade de sofrer grandes deformações e, em seguida, recuperar sua forma original quando a carga é removida ou o material é aquecido. Assim, pode-se utilizar esse fenômeno para construir atuadores leves e silenciosos, como verdadeiros músculos metálicos. O desenvolvimento de atuadores com as SMAs apresenta grande atrativo para diversos campos da engenharia, principalmente na área de robótica, substituindo os atuadores convencionais de grande peso e ruidosos, como motores, válvulas solenóides, etc. Entretanto, para o bom desempenho de atuadores SMA requer-se um complexo sistema de controle e resfriamento, reduzindo-se o tempo de resposta do atuador e minimizando-se os efeitos da histerese. Neste trabalho, propõe-se um inovador sistema de resfriamento, baseado em pastilha termo-elétrica (efeito Seebeck-Peltier). Este método possui a vantagem de ser mais compacto e simples que outros métodos de resfriamento forçado. Um modelo matemático completo foi também desenvolvido, e um protótipo experimental foi construído. Diversos experimentos foram utilizados para a validação do modelo e para a identificação de todos seus parâmetros. Analisou-se então a aplicabilidade de um controle de posição baseado em algoritmo PID, utilizando-se diversos métodos de ajuste de ganhos. Verificou-se um desempenho razoável, com uma largura de banda em malha fechada de aproximadamente 0,37Hz.Em seguida, desenvolveu-se um sistema de controle de posição baseado em teoria de modos deslizantes (sliding mode control), que utiliza o modelo matemático do sistema e leva em conta as não linearidades existentes. Embora matematicamente mais complexo, obteve-se um desempenho superior ao PID, com largura de banda de 0,69Hz. Diversos experimentos confirmaram também a robustez deste controlador e seu bom desempenho na presença de distúrbios.
- Imprenta:
- Data da defesa: 27.11.2006
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ABNT
ROMANO, Roberto. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado. 2006. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/. Acesso em: 29 mar. 2024. -
APA
Romano, R. (2006). Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/ -
NLM
Romano R. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado [Internet]. 2006 ;[citado 2024 mar. 29 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/ -
Vancouver
Romano R. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado [Internet]. 2006 ;[citado 2024 mar. 29 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/
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