Sur le contrôle semi-actif des vibrations élastiques d'une grande structure souple

On the semi-active control of elastic vibrations of a slender structure

• Auteur / Autrice : Meriem Debbabi
• Direction : Frédéric Bourquin, Franco Maceri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et structures
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Università degli studi di Roma "Tor Vergata" (1972-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Génie civil

Simulation par ordinateur

Vibrations

Solides élastiques

Résumé

En français : Le contrôle semi-actif est un domaine de recherche en plein essor vu qu'il joint la stabilité des systèmes contrôlés passivement à la possibilité de contrôle en temps réel permise par les stratégies actives. Dans cette thèse on s'intéresse à un assemblage de poutres modélisées sous l'hypothèse de linéarité et représentant un modèle de pont à hauban en cours de construction. Cette structure a été contrôlée précédemment par un dispositif formé d'un pendule à masse accordée couplé à un alternateur et à une résistance électrique sous l'hypothèse de petites rotations du pendule. Dans cette thèse on a pour objectif de rendre robuste cet actionneur pour les grandes rotations du pendule. Afin d'y parvenir le travail effectué peut être divisé en quatre points: Tout d'abord, une étude paramétrique est effectuée afin de mieux comprendre le comportement de l'actionneur en grandes rotations du pendule. Cette étude a permis d'identifier la dépendance du contrôle aux variables et aux paramètres du système. Puis une étude du contrôle passif du système non linéaire virtuel est effectuée et une loi basée sur le contrôle par séquencement de gain est définie et appliquée à la structure. Ces deux lois montrent la nécessité de la conception d'un contrôle en temps réel. Ensuite, on définit des lois semi-actives dans l'esprit de la poursuite d'un modèle de référence pour les deux systèmes pendule seul et pont-pendule. Leurs limites et leurs apports sont établis. Enfin par une stratégie de poursuite on conçoit une loi de contrôle actif et sa version semi-active pour le système non linéaire réel. Cette dernière, permet enfin de réaliser les objectifs de cette thèse i. E avoir un niveau d'amortissement de la structure pont-actionneur électromécanique, pour les grandes rotations du pendule, comparable à celui d'un modèle linéaire.

En anglais : Semiactive control is a field of big interest for researchers. It combines the stability of a passive system to the real time control of an active strategy. We are interested in a linear assembly of beam structures representing a cablestayed bridge under construction. An actuator made of a tuned mass damper coupled to an alternator and a variable resistance was designed to damp the structure under the hypothesis of small pendulum rotation angle. Our aim is to make this engine more robust, and to extend its working range to larger pendulum rotations. This work can be divided in four main parts: First of all, a parametrical study is made to better understand the pendulum behavior for large rotation angles. The dependance of the control to the variables and to the parameters of our system is established. Then, the passive control optimality of the system is studied and a gain scheduling control based method is designed for the damping. After that, a tracking design method is used to define a semiactive damping control of two nonlinear systems: The first is a nonlinear pendulum and the second is the structure-pendulum coupled system. Finally, the tracking design is extended to the definition of another control law on the resistance, which is the real control variable. Controlling the resistance in real time is achieved thanks to this control law.