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dc.contributor.advisorMasson, Patricefr
dc.contributor.advisorMicheau, Philippefr
dc.contributor.authorBuaka Muanke, Paulinfr
dc.date.accessioned2014-05-15T12:32:18Z
dc.date.available2014-05-15T12:32:18Z
dc.date.created2005fr
dc.date.issued2005fr
dc.identifier.isbn9780494148457fr
dc.identifier.urihttp://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1769
dc.description.abstractDans le cadre de cette thèse, le développement du prototype d'un dispositif semi-actif pour réduire les vibrations par dissipation d'énergie par frottement sec est présenté. Le dispositif a été conçu, fabriqué et étudié. Il consiste essentiellement en un amortisseur par frottement sec constitué d'une masse mobile supportée par deux lamelles flexibles encastrées sur deux blocs massifs. La masse mobile est mise en mouvement par des forces d'inertie dues à la vibration de la structure mécanique à laquelle le dispositif est attaché et est soumise à des forces de frottement à l'interface de contact avec les garnitures de frottement. Pour induire les forces de frottement, les forces normales, appliquées par des actionneurs sous forme d'empilements piézoélectriques, mettent en contact les surfaces de la masse mobile et celles des garnitures de frottement. L'identification expérimentale des caractéristiques du prototype, notamment la raideur équivalente et l'amortissement équivalent, est réalisée. Ces caractéristiques interviennent dans le modèle dyn'amique associé au dispositif. Lequel modèle dynamique est un système du second ordre masse-raideur-amortisseur à un degré de liberté, incluant la présence de la force de frottement. Pour celle-ci, le modèle de frottement de LuGre est adopté et ses paramètres sont identifiés. Les actionneurs piézoélectriques sont aussi caractérisés. Afin d'obtenir une dissipation maximale de puissance vibratoire d'une structure, l'objectif du contrôle est de piloter la force normale. Une force normale trop élevée empêche le mouvement relatif (blocage du mouvement) et une force normale faible n'assure pas un bon contact entre les surfaces ( absence de frottement). C'est ainsi que des stratégies de contrôle sont proposées. Il s'agit du contrôle bang-bang issu de la méthode de Lyapunov et du contrôle par retour linéarisant qui s'apparente à un contrôleur par rétroaction avec un gain dérivé équivalent à un frottement visqueux. Pour compenser les retards dans la boucle de commande, un compensateur est utilisé et ce dernier consiste en un filtrage en bande étroite et à un déphasage de la porteuse du signal de vitesse de la masse mobile. La validation expérimentale des stratégies de contrôle est réalisée dans une application du dispositif pour le contrôle vibratoire d'une poutre encastrée-libre. Les résultats montrent l'influence des paramètres de contrôle sur la puissance dissipée et sur le niveau vibratoire de la poutre. Un réglage optimal de ces paramètres aboutit à une puissance dissipée maximale. Par contre, un mauvais choix de leur valeur peut conduire à une instabilité de la loi de commande. Ce problème est résolu en adoptant un compensateur avec des paramètres adéquats.
dc.description.abstractAbstract : This thesis presents the development of a semi-active device for the reduction of mechanical structure vibration through energy dissipation by dry friction contact surfaces. The prototype presented incorporates two piezoelectric stack actuators used to apply a normal force between a mobile inertial component and two friction pads.This force is controlled so that the distance between the two surfaces is neither too small (to avoid shock and stiction that can cancel the slip between the two surfaces and then the friction effect) or too large (loss of contact surfaces). Second order mass-spring-damper system is adopted as friction device dynamic model and LuGre friction model as friction force model. So, semi-active friction device characteristics, friction model parameters and stack actuator characteristics are experimentally identified. Two control strategies are used in order to maximize the energy dissipated by the device. The first one is the Lyapunov method leading to the nonlinear bang-bang controller law, and the second is the feedback linearization approach leading to the derivative feedback gain controller equivalent with the viscous friction. Both bang-bang and feedback linearization controllers laws are based on the mobile inertial component velocity for piezoelectric stack actuators command signal synthesis. A compensator, consisting of a filter with narrow band and a dephasor of the mobile inertial component velocity is used to compensate delays of the closed-loop scheme and in order to keep the fundamental sine in the excitation force. The approaches are experimentally assessed using a clamped-free beam with semiactive device attached to the beam. The experimental control results show the influence of controller laws parameters on the energy dissipation and the vibration of the beam. Optimal controller parameters lead to a gain on energy dissipation in comparison with the case where the normal force is constant. An improper choice of controller parameter can lead to the instability of the piezoelectric stack actuators command signal. That issue is solved by a proper choice of the parameters for the compensator on the mobile inertial component velocity.
dc.language.isofrefr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Paulin Buaka Muankefr
dc.titleDéveloppement d'un dispositif semi-actif pour la réduction des vibrations des structures mécaniques par dissipation d'énergie par frottement secfr
dc.typeThèsefr
tme.degree.disciplineGénie mécaniquefr
tme.degree.grantorFaculté de géniefr
tme.degree.levelDoctoratfr
tme.degree.namePh.D.fr


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