Modelagem e controle ativo de vibrações de painéis flexíveis de satélites artificiais empregando transdutores piezelétricos / Modeling and Active Vibration Control of Flexible Panels of Artificial Satelites Using Piezoelectric Transducers

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Neste trabalho foram desenvolvidos procedimentos de modelagem do comportamento dinâmico de satélites artificiais contendo painéis flexíveis, objetivando o controle de vibrações destes painéis através da ação combinada de uma roda de reação e de atuadores piezelétricos colados às suas superfícies. São primeiramente apresentados alguns elementos básicos sobre a tecnologia de satélites artificiais, materiais inteligentes e algoritmos de controle ativo de vibrações, aspectos estes abordados no estudo. São desenvolvidas analiticamente três variantes de modelos de satélites híbridos rígido-flexíveis. No primeiro, os painéis são modelados com parâmetros concentrados de massa e de rigidez; no segundo, o Método dos Modos Admitidos (MMA) é utilizado para discretização espacial dos painéis modelados como vigas contínuas; no terceiro, o modelo baseado no MMA é complementado com a inclusão de transdutores piezelétricos que podem ser configurados quer como sensores, quer como atuadores. Para cada modelo, são obtidas as equações diferenciais do movimento, as quais são adaptadas para o projeto de sistemas de controle ativo. O modelo mais completo é implementado em ambiente MATLAB, sendo feitas simulações numéricas objetivando-se a validação dos procedimentos de modelagem e caracterização do comportamento estático e dinâmico em uma configuração particular de satélite com painéis flexíveis dotados de sensores e atuadores piezelétricos. Algumas das simulações numéricas foram confrontadas com um modelo baseado em elementos finitos, realizado no programa comercial de análise por elementos finitos ANSYS. É simulado o comportamento do sistema com controle realimentado, demonstrando a possibilidade de se obter significativo aumento do amortecimento das vibrações dos painéis por meio de atuadores piezelétricos. Conclusões e perspectivas de continuidade do trabalho de pesquisa constituem a parte final do trabalho.

ASSUNTO(S)

estruturas flexíveis satélites artificiais piezoelectricity flexible structures engenharia mecanica vibração intelligent materials piezeletricidade materiais inteligentes artificial satellites active control controle de atitude controle ativo

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