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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
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      ROMANO, Roberto; TANNURI, Eduardo Aoun. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado. 2006.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/ >.
    • APA

      Romano, R., & Tannuri, E. A. (2006). Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/
    • NLM

      Romano R, Tannuri EA. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado [Internet]. 2006 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/
    • Vancouver

      Romano R, Tannuri EA. Desenvolvimento de um atuador de posição baseado em liga de memória de forma com resfriamento forçado [Internet]. 2006 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-13032007-093022/

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