Contrôle actif des vibrations de plaque composites multicouches

Abstract

Dans de nombreuses applications industrielles, le bruit ou les vibrations constituent un problème majeur. Les méthodes conventionnelles d'atténuation se limitent à amortir la perturbation par des techniques passives, par contre les techniques actives permettent de contrôler les vibrations à chaque instant par des actionneurs qui agissent sur la structure selon une loi de commande conçue pour minimiser l’intensité des vibrations indésirables. Dans ce contexte, on présente une formulation d'une plaque sandwich intégrant une couche centrale élastique (isotrope ou composite) entre deux couches piézoélectriques (actionneurs et/ou capteurs), pouvant être considérée comme une structure intelligente (smart structure) et permettant le contrôle actif des vibrations. En premier lieu, le contrôle statique de la déflexion est entrepris en mode actionneur, avec deux configurations de recouvrement des couches piézoélectriques, en recouvrement total et partiel (pastilles), et l’influence de la position des pastilles (patchs) sur l’atténuation des vibrations est analysée. Dans une deuxième étape, pour le contrôle actif des vibrations on utilise deux types de contrôleurs, le régulateur linéaire quadratique (LQR) et le régulateur proportionnel intégral dérivée (PID) avec différents paramètres de contrôle qui sont testés et comparés tout en tenant compte des deux configurations de recouvrement (total et partiel). Les résultats actuels montrent que les performances des pastilles sont aussi bonnes que celles du recouvrement total malgré un rapport de surface 1/3. On remarque également que le contrôleur PID est plus efficace que le contrôleur LQR. Cependant, en utilisant l'algorithme d’optimisation par essaim particulaire PSO (ou Particle Swarm Optimization), les paramètres du contrôle du deuxième sont optimisés pour atteindre presque les mêmes performances que celles du contrôleur PID.