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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39454| Título: | Quantificação da incerteza em sistemas de controle ativo de vibrações aplicado ao problema dinâmico de uma viga de material compósito |
| Título(s) alternativo(s): | Uncertainty quantification in active vibration control systems applied to the dynamic problem a composite material beam |
| Autor(es): | Natal, Pedro Eduardo Hernandes |
| Orientador(es): | Koroishi, Edson Hideki |
| Palavras-chave: | Engenharia mecânica Vigas Algorítmos Mechanical engineering Girders Algorithms |
| Data do documento: | 3-Out-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | NATAL, Pedro Eduardo Hernandes. Quantificação da incerteza em sistemas de controle ativo de vibrações aplicado ao problema dinâmico de uma viga de material compósito. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025. |
| Resumo: | Neste trabalho é proposto o estudo e análise da quantificação de incertezas nas matrizes do modelo matemático da viga de material compósito aplicado no projeto de controle utilizado na atenuação das vibrações. A identificação do modelo matemático é realizada com o uso do Algoritmo de Realização de Autossistema/Idenficação com Observador de Estado. A viga de material compósito é constituída de resina epóxi, fibra de vidro e tela de aço 1045, e para o projeto dos controladores utilizou-se o Regulador Linear Quadrático. A primeira etapa do trabalho se trata da identificação do modelo matemático determinístico, seguida do projeto dos controladores, responsáveis por ler e mensurar os esforços de controle e atuar para à redução da amplitude de vibração do sistema. A segunda etapa é quantificar a incerteza e avaliar a robustez do sistema associando variações estatísticas aos parâmetros das matrizes identificadas, considerando desta forma incertezas não-paramétricas. A propagação e quantificação da incerteza são investigadas a partir da Simulação de Monte Carlo e da técnica de redução da variância, Amostragem Hipercubo Latino. Por fim, comparam-se as simulações numéricas e testes experimentais em bancada, através das respostas no domínio do tempo e da frequência. O estudo apresenta a matriz que causa a maior sensibilidade, assim como cuidados com a magnitude do número pseudoaleatório para não desestabilizar o controle. O projeto do controlador, ao considerar as incertezas, se torna mais robusto indicando os valores máximos e mínimos que o deslocamento pode atingir caso algum parâmetro do sistema tenha alguma divergência em relação ao modelo previsto e cumpre seu papel como atenuador de vibrações. |
| Abstract: | This work proposes the study and analysis of uncertainty quantification in the matrices of the mathematical model of the composite beam applied to the control design used for vibration attenuation. The mathematical model is identified using the Auto system Realization Algorithm/State Observer Identification. The composite beam is supplied with epoxy resin, fiberglass, and 1045 steel mesh, and a LinearQuadratic Regulator is used for the driver design. The first step of the work involves identifying the deterministic mathematical model, followed by designing the controllers, responsible for reading and measuring the control efforts and acting to reduce the system's vibration amplitude. The second step is to quantify the uncertainty and assess the robustness of the system, which is associated with statistical variations in the parameters of the identified matrices, considering this form of nonparametric uncertainty. The propagation and quantification of uncertainty are investigated using Monte Carlo simulation and the variance reduction technique, Latin Hypercube Sampling. Finally, the numerical simulations and experimental bench tests are compared using responses in the time and frequency domains. It is concluded that the uncertainty acting on matrix [A] has a much greater impact than on matrix [B] and causes instability depending on the magnitude of the pseudorandom number. When applied to [A] and [B] simultaneously, it destabilizes the control. By considering uncertainties, the controller design becomes more robust by indicating the maximum and minimum values that the displacement can reach if any system parameter diverges from the predicted model, fulfilling its role as a vibration attenuator |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39454 |
| Aparece nas coleções: | CP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
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