Controle ativo de vibrações de rotores

Autor(es)

Matheus Freire Wu

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2020-04-30

Membros da banca

Katia Lucchesi Cavalca Dedini; Alberto Luiz Serpa; André Ricardo Fioravanti; Marcelo Becker; Aldemir Aparecido Cavalini Júnior

• Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini

Resumo

O objetivo desta tese e estudar as possibilidades de aplicacao de metodos ativos de controle em feedback e feedforward atraves de atuadores magneticos para estabilizacao e atenuacao da vibracao lateral de rotores suportados por mancais hidrodinamicos cilindricos. Sabe-se que rotores suportados por mancais hidrodinamicos cilindricos comumente tem sua velocidade de operacao limitada a aproximadamente duas vezes sua primeira velocidade critica devido ao fenomeno de auto excitacao conhecido como oil whip (ou instabilidade fluido induzida). Tal comportamento pode ser aproximado linearmente por uma queda nos coeficientes equivalentes de amortecimento direto e aumento da rigidez cruzada no mancal de acordo com a velocidade de rotacao do eixo. Alem da variacao em funcao da velocidade de rotacao, considera-se tambem a possibilidade de incertezas provocadas por desgaste de abrasao no mancal. Dessa forma, sao projetados controladores MIMO por realimentacao de saida que apresentem robustez a tais variacoes parametricas. Especificamente, sao demonstradas aplicacoes de controladores H¿ estaticos linearmente dependentes da velocidade de rotacao. Controladores estaticos sao relativamente faceis de projetar e implementar, porem possuem baixa capacidade de amortecimento, e, consequentemente, atingem faixas de atenuacao de amplitude limitadas. Assim, e proposto aplicar forcas de compensacao em malha aberta para aprimorar o desempenho geral do sistema de controle. O metodo e baseado em modelo e explora a caracteristica periodica do funcionamento do rotor, cuja resposta e comumente composta apenas por componentes harmonicas da frequencia de operacao mesmo quando em condicoes de falha e desgaste. A forca de compensacao em feedforward e calculada buscando a minimizacao das componentes modais da resposta atraves do metodo dos minimos quadrados. Os metodos propostos sao testados e validados em duas bancadas de testes distintas. Sendo a primeira composta por um mancal hidrodinamicos e um mancal magnetico, entre outros componentes auxiliares, o que permitiu testar os controladores em situacao relativamente mais simples. E a segunda bancada, composta por dois mancais hidrodinamicos e um atuador magnetico, a qual apresenta uma configuracao mais desafiadora para o controle (AU)

• Processo FAPESP: 16/13059-1 - Controle com parâmetros linearmente variantes aplicado a máquinas rotativas
• Beneficiário: Matheus Freire Wu
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto