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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2012.tde-18072013-153405
Documento
Autor
Nome completo
Mario Luis Carneiro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2012
Orientador
Banca examinadora
Tannuri, Eduardo Aoun (Presidente)
Esperança, Paulo de Tarso Themistocles
Kassab Junior, Fuad
Simos, Alexandre Nicolaos
Siqueira, Adriano Almeida Gonçalves
Título em português
Desenvolvimento de sistema de controle para geração e absorção ativa de ondas em tanques de ensaios de estruturas oceânicas.
Palavras-chave em português
Controladores digitais
Ondas (Geração; Análise)
Tanque de provas
Resumo em português
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de absorção ativa de ondas como parte integrante da implementação de um novo tanque de ensaios de estruturas oceânicas na Universidade de São Paulo. O tanque é equipado com 148 geradores de onda dispostos em todo o seu perímetro para propiciar a geração de ondas em quaisquer direções. O método de absorção de ondas implementado é baseado em filtros digitais utilizando como realimentação hidrodinâmica a leitura de sensores de nível solidários ao gerador de ondas. Foram estudados filtro recursivos e não recursivos, unidimensionais e bidimensionais. Também é apresentado um método para a análise da estabilidade do sistema de controle em malha fechada. Para avaliar o desempenho do sistema de controle de absorção foi executada uma série de experimentos com ondas regulares com direção de propagação normal ao gerador de ondas e algumas direções oblíquas. Também foram executados ensaios com ondas irregulares na direção de propagação normal ao gerador de ondas. O coeficiente de reflexão experimental obtido apresentou boa aderência aos valores teóricos, apresentado um máximo de 5,61% para um ângulo de incidência entre 0 e 45 graus na faixa de frequência de operação do tanque. Nos ensaios com ondas oblíquas foi observado o aparecimento de uma ressonância lateral de ondas com frequência mais alta que a da onda gerada, o que impossibilitou a execução de ensaios de longa duração de ondas com ângulo de incidência diferente de 0 grau. No final são apresentadas sugestões para a correção deste problema.
Título em inglês
Development of control system for generation and active absorption of waves in offshore structures test tanks.
Palavras-chave em inglês
Digital controllers
Tank tests
Waves (Generation; Analysis)
Resumo em inglês
This work presents the development of a control system for active absorption of waves as part of the implementation of a new test tank of ocean structures at the University of São Paulo. The tank is equipped with 148 wave generators disposed around its perimeter to allow the generation of waves in all directions. The implemented method of wave absorption is based on digital filters with hydrodynamic feedback given by level sensors solidary to the wave generator. Were studied recursive and non-recursive, one-dimensional and two-dimensional filters. A method for stability analysis of the closed loop control system it is also presented. To evaluate the performance of the absorption control system, a series of experiments was performed considering regular waves with propagation direction normal to the wave generator and some oblique directions. Were also performed tests with irregular waves with propagation direction normal to the wave generator. The experimental reflection coefficient obtained showed good adherence to the theoretical values, presenting a maximum of 5.61% for an angle of incidence between 0o to 45o in the frequency range of operation of the tank. In tests with oblique waves was observed the appearance of a lateral wave resonance with highest frequency of the generated wave, prohibiting the accomplishment of long term experiments of waves with different incidence angle of 0o. At the end it is made suggestions to correct this problem.
 
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Data de Publicação
2013-07-23
 
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