Réalisation d'un sensori-actuateur piézoélectrique pour le contrôle actif harmonique vibro-acoustique

Description :

Présentatrice : Anik Pelletier, étudiante en maîtrise (sous la supervision d'Alain Berry et Philippe Micheau)

Le contrôle actif décentralisé de la vibration structurale d’une paroi est une stratégie de réduction du bruit rayonné par cette paroi.  La co-localisation de la paire capteur/actionneur est un paramètre important de la qualité d’un tel contrôle.  Si, en plus, les variables d’entrées et de sorties de la paire sont duales (dont le produit est proportionnel à la puissance fournie), le système est alors dit passif ce qui est une condition suffisante pour assurer la stabilité d’un contrôle décentralisé en boucle fermé.

Un sensori-actuateur (SA) piézoélectrique est intéressant dans un tel contexte, puisqu’il n'utilise qu'un seul élément piézoélectrique pour mesurer et actionner la paroi, est parfaitement co-localisé et utilise des variables duales (courant – tension).  De plus, léger et relativement petit, il influe peu sur la dynamique vibratoire de la structure hôte lorsque ses caractéristiques sont bien choisies et qu’il est positionné judicieusement.

Cependant, de par sa nature, le SA piézoélectrique pose certains défis.  Le signal de courant généré par le piézoélectrique comprend une composante électrique due au fonctionnement de l’actionneur, dont l’amplitude est d’un ordre de grandeur plus grand que le signal d’intérêt.  De plus, l’action du piézoélectrique couplé à la structure induit une déformation locale qui ne contribue pas à la vibration globale de la structure, mais qui sera présente dans le courant mesuré.  Le signal mesuré devra donc être corrigé pour éliminer ces deux effets si l’on veut mettre en oeuvre un contrôle actif de vibration performant.

En conséquence, ce travail de maîtrise visait la mise en oeuvre d’un sensori-actuateur piézoélectrique, avec correction toute numérique, permettant de compenser le courant de fonctionnement électrique et l’effet de déformation locale de l’actionneur.

Le sensori-actuateur réalisé permet la mesure du courant mécanique qu’il y ait ou non une tension de pilotage à ses bornes.

Finalement, les performances du sensori-actuateur en contrôle actif harmonique ont été validées sur une plaque d’aluminium mince simplement supportée et la nécessité de tenir compte de l’effet local pour maximiser les performances du contrôleur a été mise en évidence.