Sviluppo di tecniche per l'identificazione di sensori guasti in strutture smart

The increasing use of light structures has pointed out the need of reducing undesired vibrations in order to secure structural health, safety and comfort. Smart structures embodded with fiber sensors and piezoelectric actuators are functional for that purpose. To guarantee high performances, the latest control tecniques use a large number of information from distributed sensors along the structure. A high number of sensors makes diagnosis and identification of faulty sensors more difficult. This work develops algorithms to identify and isolate sensor fault and to estimate corresponding errors. It has general validity and it can be applied to a generic structure. FBG (fiber Bragg grating) sensors embodded in composite materials have shown promising behaviour in the active control vibration field, thanks to its high number of non invasive measurements. For this reason, the algorithms developed have been tested both on numerical model and sperimentally on this kind of structures. This research work has proven that it's possible to identify various type of errors and to better estimate feedback signals used in active control vibration.

Il crescente impiego di strutture leggere ha sottolineato come la necessità di ridurre le vibrazioni indesiderate sia di fondamentale importanza per assicurare integrità strutturale, sicurezza e comfort. Le strutture smart equipaggiate con sensori in fibra ottica e materiali piezoelettrici sono funzionali a tale scopo. Per garantire prestazioni elevate, le tecniche di controllo più recenti sfruttano un elevato numero di informazioni provenienti dai sensori distribuiti lungo la struttura stessa. Di contro, l'elevato numero di sensori rende più complesso diagnosticare ed identificare eventuali guasti o malfunzionamenti. Questo lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di algoritmi per l'individuazione e l'isolamento di sensori guasti e la stima degli errori corrispondenti. Il lavoro ha carattere generale e gli algoritmi sviluppati possono essere applicati ad una generica struttura smart. Come è noto l'impiego di sensori FBG (sensori a reticolo di Bragg) in strutture composite si è rivelato promettente nel campo del controllo attivo delle vibrazioni, grazie alla possibilità di disporre di numerose misure in modo non invasivo. Per tale motivo, le prestazioni degli algoritmi sviluppati sono state testate, sia su modelli numerici, sia sperimentalmente, su questo tipo di strutture. Il lavoro di ricerca ha dimostrato come sia possibile identificare differenti tipologie di guasto dei sensori e permettere il miglioramento della stima dei segnali di feedback utilizzati per il controllo attivo delle vibrazioni.