Investigação de controles numéricos para aquecimento de liga com memória de forma por corrente elétrica

Abstract

As ligas com memória de forma (LMF) são materiais amplamente utilizados em diversas áreas, como engenharia, robótica e petroquímica, devido às suas propriedades únicas, tais como memória de forma e pseudoelasticidade. Diante desse cenário, este Trabalho de Graduação propõe o desenvolvimento e a análise comparativa de dois tipos de controladores: o controlador liga-desliga e o PID (Proporcional Integral Derivativo), para regular o aquecimento do fio de Nitinol. O controlador desenvolvido será integrado ao modelo constitutivo de Brinson para determinar a força gerada pelo material em resposta ao aquecimento. Posteriormente, essa força será aplicada em um sistema massa-mola-amortecedor para investigar a influência das propriedades da LMF no comportamento do sistema. O trabalho obteve sucesso ao evidenciar as vantagens do aquecimento controlado por PID em comparação com o aquecimento controlado pelo liga-desliga e o aquecimento sem controle. O maior destaque foi em relação ao menor tempo de resposta do controlador PID em relação às outras abordagens.

Shape memory alloys (LMF) are materials widely used in various areas, such as engineering, robotics and petrochemistry, due to their unique properties, such as shape memory and pseudoelasticity. Given this scenario, this Undergraduate Work proposes the development and comparative analysis of two types of controllers: the on-off controller and the PID (Proportional Integral Derivative), to regulate the heating of the Nitinol wire. The developed controller will be integrated with Brinson's constitutive model to determine the force generated by the material in response to heating. Subsequently, this force will be applied to a mass-spring-damper system to investigate the influence of LMF properties on the system's behavior. The work was successful in highlighting the advantages of PID-controlled heating compared to on-off controlled heating and uncontrolled heating. The biggest highlight was the shorter response time of the PID controller compared to other approaches.