Contrôle modal semi-actif et actif à faible consommation énergétique par composants piézoélectriques

par Stéphanie Harari

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Luc Gaudiller.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Dans le cas des structures embarquées, les vibrations doivent être amorties efficacement tout en limitant la masse et le volume du contrôleur. Cet objectif peut être atteint en minimisant voire en supprimant l'énergie d'action du contrôle. Dans cet objectif, une stratégie de contrôle semi-actif modal a été développée sur des SMART structures à composants piézoélectriques. Elle est basée sur une approche modale couplée à une méthode de contrôle semi-active non linéaire. Contrairement à cette dernière qui n'est efficace que lorsque l'excitation est ciblée sur un mode unique. La méthode développée et ses différents variantes permettent leur utilisateur en cas d'excitation large bande en ciblant des modes particuliers. Bien qu'un modèle soit nécessaire, la méthode proposée s'avère performante et robuste stabilité comme en performance. Pour permettre de pousser les performances du contrôle semi-actif modal jusqu'à celles du contrôle hybride modal a été mis en place. Ce contrôle qui consiste à associer le contrôle actif modal au contrôle semi-actif modal nécessite beaucoup moins d'énergie d'action que le contrôle actif. L'analyse énergétique de la commande active permet de quantifier le gain en énergie du contrôle hybride par comparaison avec les méthodes de contrôle développées jusqu'ici ? ce gain se traduisant par une diminution de la masse des amplificateurs. Cette technique pourra trouver des applications dans le domaine des transports notamment pour améliorer la durée de vie des systèmes.

  • Titre traduit

    = Modal semi-active and active control with low operative energy an minimal number of piezoelectric component


  • Résumé

    In the field of mass rationalized embedded structures, vibrations are a great concern. They have to be efficiently damped while keeping the weight and volume of controllers as reduced as possible. This can be achieved by minimizing or cancelling the energy needed to drive the control. In order to reach both performance and energy goals, a strategy consisting of using a semi-active modal control was developed. Based on piezoelectric element, the proposed control is a high-performance method concentrating control energy on damaging modes. The method is based on a semi-active method which is a very simple and efficient when the excitation is located only on one mode of the structure. In order to target several modes when the structure is subject to wide bandwidth excitations, the proposed method uses a modal observer requires an identification of the modal characteristics of the structure but still displays good stability and robustness. Damping performances of the proposed modal method are slightly lower than the active technique ones. The proposed hybrid control associates the active control with modal semi-active control in order to control vibration modes with the same damping performances than active control while reducing significantly the operative energy. A comparison is given based on an energetic balance analysis. This will result in a significant decrease of both the weight and volume of the active control amplifier devices. This potential gain in term of volume and mass is very important in the field of transportation enabling general used of SMART structure to improve the sustainability and lifetime systems.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (IX-181 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-173. Liste des publications de l'auteur p. 174

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3518)
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