Vibrations et acoustique

GROUPE D'ACOUSTIQUE DE L'UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE (GAUS)

Contrôle actif (de bruit et de vibrations) et structures intelligentes

Le contrôle actif du bruit, aussi appelé absorption acoustique active ou anti-bruit actif, consiste à modifier le champ acoustique au moyen d'actionneurs électro-acoustiques. Dans sa forme la plus simple, un dispositif de contrôle pilote un haut-parleur afin de produire un champ acoustique qui soit l'inverse exact du champ perturbateur. Le haut-parleur annule ainsi la perturbation, et le résultat final est le silence, même si en pratique, le contrôle actif est quelque chose d'un peu plus compliqué. Le laboratoire de contrôle et transducteur développe de nouvelles stratégies de contrôle du bruit et des vibrations des structures.

Expertise

Ressources pour le prototypage d’algorithmes de contrôle

• Prototypeur dSPACE : un outil puissant pour tester rapidement la conception de contrôleurs (2 x 32 input / output, 6 Gflops total)
• Laboratoire de prototypage "Hardware" : conception de cartes de contrôle dédiées

Développement de transducteurs

• Stratégie d’utilisation d’un grand nombre de capteurs
• Optimisation de la forme et de la position des capteurs et actuateurs
• Nouveaux transducteurs: fibre-optique, électro-hydraulique, ...
• Transducteurs pour environnements extrêmes
• Matériaux intelligents : intégration de capteurs et d’actuateurs

Projets en cours

• Système feedforward multicanal
  Conception de systèmes utilisant un grand nombre de canaux d'entrées et de sorties et utilisant plusieurs DSP (Digital Signal Processor).
• Traitement distribué massivement parallèle pour l'utilisation de multicanaux
  Conception de systèmes utilisant un grand nombre de canaux composés d'unités indépendantes et utilisant un système de traitement parallèle.
• Rétroaction adaptative prédictive
  De nouveaux algorithmes sont développés pour le contrôle actif en rétroaction de perturbations périodiques variables dans le temps (ou à bande étroite) de façon à améliorer la réponse transitoire ou la vitesse de convergence des algorithmes classiques "feedback".
• Contrôle non-linéaire utilisant des réseaux de neurones
  Les réseaux de neurones sont utilisés pour prendre en compte les non-linéarités de certains actionneurs utilisés en contrôle actif. Des contrôleurs non-linéaires sont aussi utilisés pour le contrôle de systèmes non-linéaires.
• Procédés d'optimisation de l'estimation de la puissance acoustique par la transformée en ondelettes
  Une nouvelle fonction-coût est proposée, basée sur la transformée en ondelettes du champ de déplacement, pour approximer la puissance acoustique rayonnée de structures planaires. Cette fonction-coût nécessite seulement une ou très peu de transformées espace-nombre d'onde ce qui la rend moins lourde en calcul que l'évaluation classique de la puissance acoustique rayonnée.
• Contrôle actif de l'intensité structurale
  Le contrôle actif de l'intensité structurale est réalisé en considérant les ondes de flexion et longitudinales, de même que les ondes évanescentes. L'objectif est de développer des dispositifs compacts pour le contrôle actif vibratoire.
• Modélisation par éléments finis de transducteurs piézoélectriques
  Des modèles par éléments finis sont développés pour décrire et prédire le comportement de capteurs et d'actionneurs piézoélectriques collés aux structures. Ces modèles incluent également l'effet de couches viscoélastiques amortissantes.
• Capteurs à fibre optique
  En collaboration avec l'INO, des capteurs optiques basés sur des interféromètres de Fabry-Perot ont été développés comme capteurs dynamiques de déformation. Ces capteurs utilisent une source blanche et une fréquence d'échantillonnage de 2 kHz. La précision des capteurs est de 1 sur une gamme dynamique de 1:4096. La compagnie FISO commercialise maintenant ces capteurs.
• Optimisation du positionnement des actionneurs à l'aide des algorithmes génétiques
  Les algorithmes génétiques sont utilisés pour concevoir des logiciels d'optimisation évolutionnistes pour l'optimisation structurale en vue de minimiser les vibrations et le bruit rayonné et d'optimiser la configuration des actionneurs et capteurs en contrôle actif.
• Isolateurs actifs
  Une plate-forme d'isolation active est développée en utilisant des empilements piézoélectriques et une configuration de Stewart.
• Amortissement actif/passif
  L'amortissement par couches viscoélastiques contraintes activement (active constrained layer damping ou ACLD) est testé pour réaliser un amortissement simultanément actif et passif des structures en vibration.
• Actionneurs dynamiques pour le cinéma
  Des actionneurs à grande force et à grand déplacement sont développés pour une application de cinéma maison, afin d'exciter les sièges pour transmettre une excitation vibratoire à l'auditoire.