Contrôle actif du bruit en présence de perturbations incertaines et variables dans le temps

Active noise control in the presence of uncertain and time-varying disturbances

• Auteur / Autrice : Raúl Antonio Mélendez Márquez
• Direction : Luc Dugard, Ioan Doré Landau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et productique
• Date : Soutenance le 23/05/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
• Jury : Président / Présidente : Kouider Nacer M'Sirdi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tudor-Bogdan Airimitoaie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Hélie, Rogelio Lozano-Leal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit -- Mesure

Commande automatique

Contrôle actif du bruit et des vibrations

Mots clés libres

Contrôle actif de bruit

Régulation adaptative

Identification du système

Active noise control

Adaptive regulation

System identification

Résumé

Le but de cette thèse est le développement et l'application de différentes méthodes de contrôle pour le contrôle actif du bruit en présence de perturbations incertaines et variables dans le temps. Une conception de contrôleur basée sur un modèle est appliquée et une méthodologie complète pour l'identification du modèle est introduite. Dans ce contexte, un banc d'essai reconfigurable basé sur un silencieux de bruit pour gaines a été conçu et construit. Il est entièrement équipé de capteurs et d'actionneurs afin de tester les algorithmes développés dans diverses configurations.Un schéma contre-réaction feedback est établi pour les cas où des perturbations en bande étroite sont présentes. Sur la base du Principe du Modèle Interne, des contrôleurs linéaires fixes et robustes sont conçus et comparés avec le contrôleur par contre-réaction adaptatif proposé en utilisant un paramétrage Youla-Kučera. Dans le cas où les perturbations présentent des caractéristiques à large bande, un système de rétroaction feedforward est proposé. Cette approche nécessite l'introduction d'un capteur supplémentaire qui crée un couplage positif interne, nécessitant une conception spécifique afin d'éviter d'éventuelles instabilités. Dans ce cadre, les compensateurs adaptatifs IIR et FIR, ainsi que les compensateurs adaptatifs avec paramétrage Youla-Kučera sont comparés.La qualité des modèles estimés pour la conception des contrôles ainsi que les capacités de contrôle elles-mêmes sont illustrées par les performances expérimentales des contrôleurs mis en œuvre sur le banc d'essai pour diverses conditions de configuration des tests.

The aim of this thesis is the development and application of different control methods for Active Noise Control in the presence of uncertain and time-varying disturbances. A model-based controller design is applied and a full methodology for model identification is introduced. In this context, a reconfigurable test bench based on a noise silencer for ducts has been designed and built. It is fully equipped with sensors and actuators in order to test the developed algorithms in diverse configurations.A feedback scheme is established for the case where narrowband disturbances are present. Based on the Internal Model Principle, fixed linear and robust controllers are designed and compared with the proposed adaptive feedback controller using a Youla-Kučera parametrization. For the case where disturbances have broadband characteristics, a feedforward scheme is proposed. This approach requires the introduction of an additional sensor which creates an internal positive coupling, requiring a specific design in order to avoid possible instabilities. In this framework, Infinite (IIR) and Finite (FIR) Impulse Responses adaptive feedforward compensators, as well as Youla-Kučera parametrized adaptive feedforward compensators are compared.The estimated models' quality for control design as well as the control capabilities themselves are illustrated by the experimental performance of the controllers implemented on the test bench for various tests setup conditions.