Estrategias para el control activo del amortiguamiento para la reducción del efecto del chatter utilizando actuadores piezoeléctricos

Resumen

El presente trabajo de tesis doctoral aborda un nuevo enfoque en la mejora del comportamiento de las máquinas herramienta frente a las vibraciones autoexcitadas o chatter, fenómeno que limita la precisión y productividad alcanzables durante las operaciones de mecanizado. Basándose en la utilización de cerámicas piezoeléctricas PZT se propone una estrategia de control activo del amortiguamiento que actuando sobre los modos críticos amplía de forma sensible la zona de trabajo libre de chatter en el mapa de estabilidad del proceso de mecanizado. La aplicación de técnicas de amortiguamiento activo basadas en pares colocalizados actuador - sensor, extrapolada de otros campos de la ingeniería, muestra la validez de la estrategia propuesta, comprobándose experimentalmente sobre una rectificadora sin centros que el área de trabajo estable llega a incrementarse hasta un 70%. A pesar de su eficacia, la baja eficiencia mostrada por el control mediante pares colocalizados en cuanto al aprovechamiento de la magnitud de control disponible, que conduce a problemas de saturación y por ende de inestabilidad, impulsa el anális de técnicas de control alternativas. Centrando la atención en la eficiencia se desarrollo un método de diseño de controladores para manejar de forma eficiente la saturación; finalmente se evidencia la necesidad de disponer de controladores que impidan que éste alcance condiciones de saturación para no desencadenar el chatter, apuntando hacia técnicas de diseño LMI.