Control activo de vibraciones en estructuras civiles esbeltas

Abstract

[Resumen] En el presente trabajo se estudia el control activo de estructuras civiles esbeltas (tipo pasarelas peatonales), utilizando un sistema de sobremesa comercial y un procesador de bajo coste (Arduino), con fines docentes y de investigación. Se muestran, de una forma sencilla, los pasos a seguir para poner en marcha un sistema de control en lazo cerrado cuya finalidad no es otra que la de eliminar o mitigar, en la mayor medida posible, las vibraciones experimentadas por estructuras ante cargas de uso diario como andar, correr, patinar sobre ella, o cargas ambientales como viento. La estructura objeto de interés es modelada de una forma sencilla. Para ello se considera únicamente el modo de vibración principal de la misma. Como esquema de control se proponen controladores simples tipo P, PI o PID. El trabajo está orientado especialmente a estudiantes o investigadores noveles de perfil civil o mecánico. Con él, los estudiantes contarán con una herramienta para entender y profundizar en el control en lazo cerrado de sistemas, trabajando adicionalmente sobre una estructura real de tamaño reducido (algo difícil de llevar a cabo especialmente en la ingeniería civil), y controlador de bajo coste. El sistema queda abierto a la aplicación de técnicas de control alternativas.

[Abstract] The aim of this work is to study the active control of slender civil structures (pedestrian footbridges), using a laboratory equipment and a low cost microcontroller (Arduino), for teaching and research purposes. It shows, in a simple way, the steps to put in operation a feedback control system. This controller is intended to remove o mitigate, as much as possible, the vibrations of the structure caused by the daily use of users (walking, running, skating) or environmental loads like wind. A simple model of the experimental structure is obtained attending to main mode of vibration. This work targets students and young researchers, for this reason only P, PI and PID controllers are used, but it is open to work with other types of controllers like optimal control, fuzzy control.