Conception et optimisation de transducteurs colocalisés pour l'amortissement actif de structures flexibles
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work is focused on the active damping of flexible structures. It is divided into four parts dealing with the design, the optimisation, the simulation and the implementation of the control system. In the first part, the stability and robustness of different control strategies are investigated. Collocated active damping is preferred for being the only stable and robust method. The characteristics of the collocated Integral Force Feedback control strategy are studied in a second part. The mechanical parameters that characterize the efficiency of this non-optimal dissipation strategy are identified through a sensitivity analysis. A criterion is proposed to optimize the mechanical power transfer between the structure and the transducers. Its relevance is then proved by numerical and experimental studies. Thus, the third part describes the active vibration control of a plate. Different plate systems are considered to emphasize the effect of mechanical impedances on the control implementation. The agreement of the numerical and experimental results validates the theoretical concepts while underlining the importance of the relative impedance of the transducers with respect to that of the system. The last part is devoted to the vibration control of an automotive windscreen. The efficiency of several control laws is investigated, and their efficiency evaluated by holographic measurements. This final case has revealed the difficulties encountered by controlling highly damped structures.
Abstract FR:
Ce mémoire est consacré à l’amortissement actif des structures flexibles. Il est composé de quatre parties décrivant l’élaboration, l’optimisation, la simulation et la mise en œuvre du système de contrôle. La première partie évalue différentes stratégies de contrôle envisageables en terme de stabilité et de robustesse. L’amortissement actif colocalisé est préféré comme étant la seul méthode permettant d’assurer un contrôle stable et robuste. La seconde partie est consacrée à l’étude des caractéristiques de la loi de contrôle colocalisée IFF (Integral Force Feedback). Une étude de sensibilité aboutit à l’identification des variables mécaniques caractérisant l’efficacité de cette stratégie de dissipation non-optimale. Un critère est alors proposé pour optimiser les transferts de puissances mécaniques entre la structure et les transducteurs. Sa pertinence est par la suite vérifiée par des études numériques et expérimentales. Ainsi, la troisième partie décrit le contrôle actif d’une plaque par le bord. Différents ensembles de conditions aux limites permettent d’illustrer l’effet des variables de conception sur l’efficacité du contrôle. La conformité des résultats numériques et expérimentaux obtenus permet de valider les concepts théoriques en soulignant l’importance de l’impédance relative des transducteurs par rapport à celle du système. La dernière partie est consacrée à l’amortissement actif des vibrations d’un pare-brise automobile. Plusieurs lois de contrôle sont envisagées, et leur efficacité est évaluée par des mesures holographiques. Cette application a permis de mettre en évidence les difficultés rencontrées pour contrôler des structures fortement amorties.