Mejora del control de vibraciones en estructuras flexibles tipo viga mediante la utilización de propiedades mecánicas.

Abstract

La rigidez de los materiales que forman una estructura simplifica en gran medida el diseño de sistemas de control para el posicionamiento o seguimiento de trayectorias. No obstante, existen aplicaciones en las cuales no se puede alcanzar un grado de rigidez suficiente por limitaciones de peso (estructuras aerospaciales) o no es conveniente por motivos de seguridad (sistemas que interactúan con humanos). La falta de rigidez (flexibilidad) puede originar deflexiones estáticas y vibraciones indeseadas, lo cual, a su vez puede traducirse en: disminución de la precisión y velocidad de posicionamiento en robots, aumento de riesgos de accidentes en vehículos, pérdida de confortabilidad en estructuras donde trabajan o transitan seres humanos o la degradación de la vida útil en estructuras cuyos mantenimiento y reposición son muy costosos. En esta tesis se han planteado soluciones basadas en técnicas de cancelación activa de vibraciones para mitigar los efectos perjudiciales de la flexibilidad. Los controles activos propuestos son sencillos de implantar en la práctica, de orden bajo y robustos ante incertidumbres en los parámetros del sistema y ante las dinámicas de orden alto no modeladas. Para llevar a cabo estos objetivos se han aprovechado algunas propiedades mecánicas de la estructura. El objetivo que se persigue es ampliar el campo de aplicación de las estructuras flexibles que llevan incorporado una cancelación activa de vibraciones. Se han abordado los problemas de: la cancelación de vibraciones originadas por el actuador encargado de posicionar la estructura flexible y el amortiguamiento de la estructura mediante la adición de actuadores y sensores piezoeléctricos. Estos problemas se han dividido en: i) generación de trayectorias de comando robustas y adaptativas basadas en moldeado de la referencia, ii) control robusto basado en pasividad y iii) cancelación activa de vibraciones con materiales piezoeléctricos