Contrôle actif de l'intensité structurale dans une poutre

par Pascal Audrain

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Jean-Claude Pascal et de Alain Berry.

Soutenue en 2001

à Le Mans en cotutelle avec l'Université de Sherbrooke .


  • Résumé

    Cette étude porte sur la réduction des vibrations dans les structures unidimensionnelles à l'aide d'une méthode de contrôle actif. La stratégie retenue consiste à minimiser le transfert d'énergie transmis par les ondes de flexion et d'extension. Les champs vibratoires évanescents sont pris en ompte dans l'algorithme qui est développé pour le contrôle de l'intensité structurale en temps réel. Pour la réalisation de ce contrôle l'intensité doit être extraite à partir du traitement du signal en provenance de plusieurs capteurs. Dans cet objectif, une sonde intensimétrique composée de capteurs PVDF est mise en place. Ces capteurs présentent l'avantage de s'intégrer à la structure. Undéveloppement en ondes est utilisé pour décrire les champs de déplacement et ainsi calculer le transfert d'énergie dans la structure. Un schéma de contrôle actif optimal de cette grandeur énergétique est formulé. Les simulations numériques permettent d'évaluer les performances théoriques de cette stratégie. La validation expérimentale de cette approche est réalisée à partir d'une poutre libre-libre et d'une structure plus complexe constituée d'une poutre et d'une plaque. Un algorithme des moindres carrés moyens à référence filtrée est modifié dans le but de minimiser l'intensité structurale instantanée associée aux ondes de flexion et d'extension. Mais une restriction provient de la nature même de l'intensité qui n'est pas une erreur quadratique définie positive en général. L'approche est donc limitée à des géométries pour les quelles les transferts d'énergie générés par la perturbation et les sources de contrôle ont le même signe au niveau du capteur d'erreur. Pour la mesure et le contrôle de l'intensité structurale, un schéma de différences finies utilisant des capteurs PVDF de déformation est présenté et validé expérimentalement. Les résultats obtenus montrent que cette stratégie peut être envisagée dans le cadre d'un contrôle actif du transfert vibratoire.

  • Titre traduit

    Active control of structural intensity in a beam


  • Résumé

    This thesis deals with active vibration control in one dirnensional structures. The control of flexural and extensional structural power flow is investigated. The instantaneous intensity is completely taken into account in the control algorithm, i. E. All the terms are considered in the real-time control process and, in particular, the evanescent waves are considered in this approach. The structural intensity has to be calculated from signals measured by several sensors. To do so, an intensity probe rnade of PVDF strain sensors is developped. The PVDF sensors are well suited for integration into structure in order to realize smart structures. A wave decomposition of the displacement field is used to calculate the structural power flow. A structural intensity optimal active control scheme is formulated and the numerical simulations illustrate the performance of this strategy. Experimental validation of the approach is conducted on a free-free beam and on a beam connected to a plate. A feedforward filtered-X LMS algorithm is adapted to control instantaneous intensity associated with flexural and extensional waves. This energy-based control problem involves a non-positive definite quadratic form in general. In this respect, the approach is limited to cases where the geometry is such that the intensity component will have the same sign for the control source and the primary disturbance. A finite difference scheme using PVDF strain sensors is presented and validated to measure and control structural power flow. The results show this strategy can be used to control vibration transfert in structures.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVII-157 p.)
  • Notes : Thèse reproduite
  • Annexes : Bibliogr. p.151-157

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2001LEMA1009
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