Contrôle actif des structures rayonnantes

Active control of radiating structures

• Auteur / Autrice : Manuel Collet
• Direction : Louis Jézéquel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transducteurs

Commande, Théorie de la

Lutte contre le bruit

Mots clés libres

Robustesse

Commande optimale

Plaque mince

Résumé

Nous traitons dans ce document, du probleme du controle actif des structures rayonnantes. Nous presentons tout d'abord, diverses methodes de controle applicables en dynamique des structures. Nous nous attacherons en particulier, a l'etude et a la presentation des methodes de controle moderne, et notamment des strategies de controle optimal. Plusieurs variantes sont presentees. Elles recouvrent l'ensemble des differentes options statistiques et frequentielles, utilisables lors de la minimisation de critere quadratique. Agrementees d'un exemple numerique, nous etudions plus particulierement, leurs differentes caracteristiques et leurs domaines d'applications specifiques en mecanique des vibrations. A travers une application numerique plus vaste, nous abordons, ensuite, le probleme de la mise en uvre complete d'une strategie de controle actif. Cette etude portant sur la suspension active d'une antenne de sous-marin, nous permet d'introduire les notions fondamentales de performance, de stabilite et de robustesse. Afin d'apprehender numeriquement ces trois caracteristiques, nous introduisons un ensemble de methodes visant a permettre l'application correcte en dynamique des structures, des differentes strategies de controle purement automaticiennes. La gestion rigoureusement des problemes d'observabilite et de controlabilite est alors aborde, afin de permettre aux systemes envisages, de gerer les difficultes specifiques liees aux problemes de mecanique des milieux continus possedant une infinite de degres de liberte. Ainsi, nous presenterons differents estimateurs d'etat, quelques methodes de synthese de controleurs robustes, mais surtout, nous aborderons deux points cruciaux que sont: l'optimisation des reseaux de transducteurs et l'introduction d'algorithmes adaptatifs d'identification. Ces deux notions permettent, selon nous, de trouver quelques solutions, d'une part, aux problemes de conditionnement selectif des matrices d'observabilite et de controlabilite, et, d'aut re part, aux problemes de robustesse. Nous serons alors, a meme, de traiter les problemes de stabilite des comportements mecaniques residuels (spill-over) ainsi que ceux lies aux modifications de comportements inherentes a la vie des structures. Sur la base de ces principes, nous presentons l'etude numerique et experimentale du controle optimise d'une plaque mince composite par l'intermediaire de transducteurs piezoelectriques semi-repartis. Nous etablirons les relations constitutives du couplage piezoelectrique afin d'obtenir les criteres d'optimisation adequats. Ayant obtenu, theoriquement, les positionnements et les formes optimaux de transducteurs minimisant les risques de spill-over, nous avons mis en uvre experimentalement le systeme de controle. Les resultats obtenus ont alors demontre l'efficacite de la procedure et confirme les principes fondamentaux ayant servi a la conception de l'algorithme de controle actif, base sur l'optimisation globale du systeme: modele, loi de commande, reseau de transducteurs. Afin de demontrer notre souci de realiser un controleur robuste, nous presentons en fin de document, une idee nouvelle concernant l'identification adaptative d'un filtre modal. Ayant prealablement utilise cet outil, lors du controle de la plaque, nous savons qu'il represente le point critique de la procedure utilisee. En assurer le bon fonctionnement garantit la stabilite de la strategie. Ainsi, nous proposons une approche originale, basee sur l'utilisation de filtres adaptatifs lms, visant a retrouver en ligne les bons parametres modaux de filtrage. L'etude presentee traite donc, de l'ensemble des problemes rencontres lors de l'elaboration d'une strategie de controle sur un systeme mecanique. Elle propose une methodologie permettant de minimiser les risques d'instabilite et de definir les points critiques caracterisant la robustesse du systeme. Nous pensons ainsi, garantir l'efficacite de la procedure elaboree, quelles que soient les sollicitions exterieures appliquees a la structure.