Contrôle actif du comportement dynamique de structures souples supportées

= Active Control of Dynamic Behaviour of Supported Flexible Structures

• Auteur / Autrice : Luc Gaudiller
• Direction : Michel Lalanne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMSt - Laboratoire de Mécanique des Structures, UMR 5514 (Lyon, INSA1968-2003)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paliers magnétiques

Commande, Théorie de la

Contrôle actif du bruit et des vibrations

Résumé

La recherche entreprise concerne le contrôle actif numérisé du comportement dynamique de structures souples lorsque l'instrumentation est locale et limitée par le nombre de composants, et plus particulièrement l'aspect faisabilité. L'état de l'art dans le domaine et quelques rappels sur la commande linéaire quadratique utilisée dans la suite sont présentés dans le premier chapitre. Le second chapitre décrit les différentes étapes de l'élaboration d'une boucle de contrôle numérisée d'un système à un degré de liberté puis d'une structure continue. La structure est tout d'abord modélisée par éléments finis puis le modèle est réduit en utilisant la base modale. . La forme d'état obtenue est ensuite discrétisée temporellement de façon à permettre l'évaluation de deux stratégies de contrôle. La première concerne le contrôle global optimisé des premiers modes, son influence sur les modes résiduels est étudiée. La seconde est basée sur une description découplée des équations en boucle fermée, les modes contrôlés sont pris en compte à chaque instant de façon hiérarchique selon leur énergie. Le contrôleur le plus performant est alors implanté sur un microprocesseur chargé de la commande en temps réel. Puis le contrôle est mis en œuvre expérimentalement sur une poutre appuyée-libre munie de trois capteurs de proximité et d'un actionneur électromagnétique. Les résultats présentent une très bonne corrélation avec les prévisions. Dans le dernier chapitre, le schéma de contrôle précédent est appliqué au comportement dynamique de rotors flexibles supportés par paliers magnétiques. Une modélisation est réalisée et trois types de contrôle envisagés.

This study is concerned with active digital control of the dynamic behaviour of flexible structures using a limited number of pick-ups and actuators, and with the feasibility aspect. The state of the art in the research area and some basis of the linear quadratic control theory are presented in the first chapter. The second chapter describes the steps of the design of a digital control for a single degree of freedom system, and for a distributed parameters structure. The finite element model of the structure is reduced by the modal method. Then the state form is sampled for comparing two strategies of control. The first one deals with the optimised global control of the first modes, and its influence on residual modes is analysed. The second one takes into account the uncoupled closed loop equations, and the modes which have the highest energy. The most effective controller is implemented on the processor which is in charge of the real time treatment. Then, the results of the experimental investigation carried on a simply supported flexible beam equipped with three proximity probes and one electromagnetic actuator, are in very good agreement with prediction. In the last chapter, the control is adapted to the dynamic behaviour of the rotor in bending supported by active magnetic bearings. A model is built and three kinds of control are proposed.