Modelagem e controle de um atuador eletromagnético linear tubular para aplicação em suspensão ativa

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Boff, Ben Hur Bandeira
• Orientador(a): Eckert, Paulo Roberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Atuador eletromagnético; Suspensão mecânica; Modelagem dinâmica
• Palavras-chave em Inglês: Active suspension; Dynamic modeling; Electromagnetic actuator; Linear matrix inequalities; Position control
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/266134

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de procedimentos para modelagem dinâ- mica e controle de um atuador eletromagnético linear tubular para aplicação em sistemas de suspensão ativa. A suspensão ativa é um conceito de suspensão que utiliza um elemento ativo para inserir força no sistema e atenuar as vibrações indesejadas entre duas partes móveis. A modelagem dinâmica do atuador é desenvolvida, os parâmetros da má- quina necessários neste modelo são obtidos, e a descrição é feita no espaço de estados com realimentação linearizante. Um ambiente de cossimulação entre modelo de elementos finitos, parte mecânica e acionamento, é criado para auxiliar na validação do modelo dinâmico. Este modelo também é validado em malha aberta através de ensaios experimentais que permitem avaliar o comportamento dinâmico do atuador quando submetido a diferentes referências de tensão elétrica. Partindo deste modelo, o controle de posição do atuador é desenvolvido para seguimento ou rejeição de sinais periódicos considerando variações harmônicas e componente CC, operando com e sem carga. Para alcançar este objetivo uma estratégia multi-loop é desenvolvida com controladores Proporcional-Integral e Proporcional-Integral-Ressonante, baseada na estratégia de controle por orientação de campo. Os parâmetros de sintonia do controlador são projetados a partir da solução de um problema de otimização com restrições na forma de desigualdades matriciais lineares. Após isso, um aparato experimental que caracteriza uma plataforma de suspensão para representar vibrações e um sistema com massa-mola-amortecedor é modelado e caracterizado em função da sua resposta em frequência para representar perfis normatizados de rodovias e outros sinais periódicos. O atuador eletromagnético linear, inserido neste aparato, forma um sistema de suspensão ativa. O controle do atuador no sistema de suspensão é realizado baseado na estratégia skyhook, alocação de polos e minimização da norma H∞. Os resultados mostram que o atuador linear é capaz de atuar num sistema de suspensão ativa, garantindo seguimento da pista ou melhorando significativamente o conforto dos passageiros através da redução de aceleração na massa suspensa.