Stabilisation de quelques équations d’évolution du second ordrepar des lois de rétroaction

Stabilization of second order evolution equations with dynamical feedbacks

• Auteur / Autrice : Zainab Abbas
• Direction : Serge Nicaise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques. Mathématiques appliquées
• Date : Soutenance le 02/10/2014
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mathématiques et leurs applications de Valenciennes (2006-2021) - Laboratoire de Mathématiques et leurs Applications de Valenciennes- EA 45 / LAMAV
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Ali Wehbe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serge Nicaise, Bopeng Rao, Roland Schnaubelt, Kaïs Ammari, Denis Mercier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bopeng Rao, Roland Schnaubelt

Mots clés

Mots clés contrôlés

PI-algèbres

Équations d'onde

Équations d'évolution

Mots clés libres

Stabilité

Équations d’évolution

Observabilité

Base de Riesz

Équation des ondes.

Acoustics

Stability

Evolution equations

Observability

Riesz basis

Wave equation.

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions la stabilisation de certaines équations d’évolution par des lois de rétroaction. Dans le premier chapitre nous étudions l’équation des ondes dans R avec conditions aux limites dynamiques appliquées sur une partie du bord et une condition de Dirichlet sur la partie restante. Nous fournissons des conditions suffisantes qui garantissent une stabilité polynomiale en utilisant une méthode qui combine une inégalité d’observabilité pour le problème non amorti associé avec des résultats de régularité du problème non amorti. L’optimalité de la décroissance est montrée dans certains cas à l’aide des résultats spectraux précis de l’opérateur associé. Dans le deuxième chapitre nous considérons le système sur un domaine de Rd, d ≥ 2. On trouve des conditions suffisantes qui permettent la stabilité forte. Ensuite, nous discutons de la stabilité non uniforme ainsi que de la stabilité polynomiale. L’approche en domaine fréquentiel nous permet d’établir une décroissance polynomiale sur des domaines pour lesquels l’équation des ondes avec l’amortissement standard est exponentiellement ou polynomialement stable. Dans le troisième chapitre nous considérons un cadre général d’équations d’évolution avec une dissipation dynamique. Sous une hypothèse de régularité, nous montrons que les propriétés d’observabilité pour le problème non amorti impliquent des estimations de décroissance pour le problème amorti.

In this thesis, we study the stabilization of some evolution equations by feedback laws. In the first chapter we study the wave equation in R with dynamical boundary control applied on a part of the boundary and a Dirichlet boundary condition on the remaining part. We furnish sufficient conditions that guarantee a polynomial stability proved using a method that combines an observability inequality for the associated undamped problem with regularity results of the solution of the undamped problem. In addition, the optimality of the decay is shown in some cases with the help of precise spectral results of the operator associated with the damped problem. Then in the second chapter we consider the system on a domain of Rd, d ≥ 2. In this case, the domain of the associated operator is not compactly embedded into the energy space. Nevertheless, we find sufficient conditions that give the strong stability. Then, we discuss the non uniform stability as well as the polynomial stability by two methods. The frequency domain approach allows us to establish a polynomial decay on some domains for which the wave equation with the standard damping is exponentially or polynomially stable. Finally, in the third chapter we consider a general framework of second order evolution equations with dynamical feedbacks. Under a regularity assumption we show that observability properties for the undamped problem imply decay estimates for the damped problem. We finally illustrate our general results by a variety of examples.