Análise numérica da dinâmica não linear de um atuador servo eletro-hidráulico

Abstract

Sistemas servo eletro-hidráulicos são compostos, fundamentalmente, por válvulas e atuadores e possuem um papel essencial na automatização das indústrias e no refinamento dos sistemas de controle de processos, utilizando-se de toda a potência da hidráulica, juntamente com a tecnologia da eletrônica. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é investigar numericamente o comportamento não linear de um atuador servo eletro-hidráulico. Para isso, emprega-se um modelo dinâmico presente na literatura, referente a um oscilador com um grau de liberdade, que combina um elemento restituidor dado pelo modelo Duffing com um elemento dissipativo dado pelo modelo de Van der Pol. A implementação numérica emprega o método de Runge-Kutta de 4a ordem. As simulações apresentam curvas de evolução temporal da resposta do atuador, bem como órbitas/trajetórias no espaço de fase e seções de Poincaré. Além disso, analisa-se a sensibilidade do sistema à variação de diferentes parâmetros do modelo (forças restituidora e dissipativa e amplitude de forçamento), por meio de diagramas de bifurcação. Os resultados fornecem uma caracterização dinâmica do sistema, distinguindo faixas de valores que apresentam comportamento periódico de outras com comportamento caótico, para cada um dos parâmetros variados.