Stratégies innovatrices pour le contrôle actif vibratoire du rayonnement acoustique de structures planes

Abstract

Un ensemble de stratégies est présenté dans le cadre de cette étude afin de permettre le contrôle actif vibratoire du rayonnement acoustique de structures planes à partir de mesures de déformation. L'utilisation de capteurs à fibres optiques de type Fabry-Perot est validée en contrôle actif. De tels capteurs et de telles stratégies s'adaptent bien au développement de matériaux intelligents puisqu'ils permettent l'intégration des capteurs et actionneurs à l'intérieur même des structures. Deux approches sont définies afin d'évaluer la puissance acoustique rayonnée par des structures planes à partir de mesures de déformation. La première approche est basée sur le calcul de la puissance acoustique effective, soit par la reconstruction du champ de déplacement à partir du champ de déformation ou soit à partir d'une reformulation de l'intégrale de rayonnement. La seconde approche optimise le calcul de la première en utilisant une transformée en ondelettes du champ de déplacement pour estimer la puissance acoustique rayonnée. Ces approches sont validées par simulation numérique et il est montré qu'une bonne représentation de la puissance est obtenue lorsqu'un nombre suffisant de capteurs est utilisé. Les approches proposées sont mises en forme dans un schéma de contrôle actif optimal puis validées par simulation numérique. En plus de révéler de bonnes performances de contrôle, ces simulations permettent d'évaluer l'effet de plusieurs paramètres sur les stratégies de contrôle. La validation expérimentale des approches est réalisée à l'aide d'une poutre simplement supportée et instrumentée de capteurs et d'actionneurs. Un système de contrôle actif adapté aux stratégies et aux capteurs est mis en oeuvre. L'utilisation des capteurs optiques est alors validée dans le cadre de ces stratégies. Les résultats de contrôle permettent d'identifier les mécanismes des différentes approches et de comparer les performances du contrôleur en temps réel avec celles obtenues en contrôle optimal. Des limitations apparaissent alors dans la mise en oeuvre des stratégies. Il est montré que les stratégies d'optimisation par l'estimation de la puissance acoustique rayonnée fournissent de bonnes performances tout en permettant une adaptation plus rapide de l'algorithme de contrôle aux statistiques variables du signal