Modelagem eletromecânica e acionamento em corrente de atuadores piezelétricos operando no modo longitudinal

Abstract

O trabalho apresentado nesta dissertação tem como objetivo analisar o comportamento eletromecânico de um atuador piezelétrico operando no modo longitudinal, bem como seu controle através da injeção de corrente. São analisadas as características de algumas topologias inversoras para se optar pela forma de acionamento e de controle mais adequadas. A opção pelo controle da corrente é realizada devido às melhorias na linearidade da resposta dinâmica do atuador. A estrutura de controle é projetada para se garantir o seguimento em regime a sinais periódicos e as malhas de controle propostas são baseadas em modelos por valores médios instantâneos. A modelagem da viga e do atuador são baseadas na teoria de Bernoulli. Com o intuito de verificarem-se as estratégias de modelagem e controle, são realizadas simulações do conversor e de suas estruturas auxiliares. Propõe-se na etapa de implementação o controle das vibrações de uma viga de aço sujeita a perturbações causadas por forças pontuais impulsivas. The present work aims to analise the electromechanical behavior of a piezoelectric actuator operating on longitudinal mode; as well it#s control by means of current injection. There are analised the characteristics of some inverter topologies to choose the most apropriate way to drive and control it. The current driving option is taken due to the improvement that it brings to the actuator#s dynamic response. The control structure is designed to ensure the correct tracking of periodic signals and it is based on instantaneous mean values modeling technique. The beam and actuator#s modeling are based on Bernoulli beams theory. Aiming to check the modeling and control techniques, simulations are developed of the converter and its auxiliary circuitry. And an experimental setup is built to test the control loop onto a steel beam under action of impulsive pointed forces.