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Type: Dissertação
Title: Dinâmica e controle de caos de um sistema pendular com memória de forma
Author(s)/Inventor(s): Costa, Dimitri Danulussi Alves
Advisor: Savi, Marcelo Amorim
Abstract: Este trabalho desenvolve um estudo sobre a dinâmica e o controle de um sistema mecânico pendular composto por elementos de liga com memória de forma (SMA). A dinâmica do sistema é modelada assumindo que o comportamento termomecânico da SMA é descrito através de um modelo constitutivo polinomial dependente da temperatura. Apresenta-se uma investigação numérica do sistema mostrando comportamentos como órbitas periódicas de períodos variados, coexistência de múltiplas órbitas, caos transiente e caos. Todos os comportamentos são comprovados pelo cálculo dos expoentes de Lyapunov. A técnica de realimentação com estados defasados estendidos é aplicada para o controle do sistema considerando-se dois tipos de controladores: mecânico e térmico. A estabilidade das órbitas é avaliada através dos multiplicadores de Floquet. Para o controlador mecânico, apresenta-se uma discussão sobre a estabilidade de órbitas subharmônicas e sobre a relação entre consumo energético, tempo de estabilização e os parâmetros do controlador. O controlador com temperatura explora o comportamento termomecânico da SMA, investigando a sua viabilidade considerando suas limitações decorrentes de suas restrições temporais. Os resultados indicam que é viável utilizar atuadores de SMA no controle de caos e as relações entre os multiplicadores de Floquet de uma órbita e o controle.
Abstract: This work deals with the dynamics and control of a pendulum system coupled with shape memory alloys (SMAs) springs. To construct the system’s dynamics a polynomial temperature dependent constitutive model for the SMA is employed. The system’s dynamics is characterized displaying a variety of responses like chaotic motion, transient chaos, coexisting periodic orbits and a variety of n-periodic orbits. All the behaviours are identified by their Lyapunov exponents. The extended time delay feedback technique is applied to control the system with two distinct types of controllers: a mechanical and a thermal. The stability of the orbits is identified using Floquet multipliers. Discussions about sub-harmonic orbits stability and the relation between energy consumption and the controller’s parameters are made. The thermal controller uses the thermomechanical behaviour of the SMA for actuation. The results display the usage possibility of SMA actuator on chaos control and shad light into the relation between the Floquet multipliers of an orbit and the ETDF control.
Keywords: Engenharia mecânica
Dinâmica não-linear
Controle de caos
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Feb-2017
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/11422/6409
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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