Sur le contrôle semi-actif des vibrations élastiques d'une grande structure souple

Semiactive control is a field of big interest for researchers. It combines the stability of a passive system to the real time control of an active strategy. We are interested in a linear assembly of beam structures representing a cablestayed bridge under construction. An actuator made of a tuned mass damper coupled to an alternator and a variable resistance was designed to damp the structure under the hypothesis of small pendulum rotation angle. Our aim is to make this engine more robust, and to extend its working range to larger pendulum rotations. This work can be divided in four main parts: First of all, a parametrical study is made to better understand the pendulum behavior for large rotation angles. The dependance of the control to the variables and to the parameters of our system is established. Then, the passive control optimality of the system is studied and a gain scheduling control based method is designed for the damping. After that, a tracking design method is used to define a semiactive damping control of two nonlinear systems: The first is a nonlinear pendulum and the second is the structure-pendulum coupled system. Finally, the tracking design is extended to the definition of another control law on the resistance, which is the real control variable. Controlling the resistance in real time is achieved thanks to this control law.

Il campo del controllo semi attivo richiama un grande interesse dei ricercatori. Questo interesse é dovuto al fatto che il controllo semi attivo riunisce le caratteristiche dei metodi passivi, come la stabilità , ed usufruisce della possibilità di controllare in tempo reale come i metodi attivi. In questo lavoro, ci interessiamo ad un assemblaggio di travi che costituisce il modello di un ponte strallato in corso di costruzione. Questa struttura é stata controllata precedentemente con un pendolo a massa accordata accoppiato ad un alternatore ed una resistenza variabile, sotto l'ipotesi delle piccole oscillazioni del pendolo. L'obiettivo di questa tesi é di rendere robusto il sistema di controllo scelto ed estendere la sua efficienza all'intervallo delle grandi oscillazioni del pendolo. Il lavoro svolto può essere diviso in quattro parti principali. Inizialmente, é stato fatto uno studio parametrico per capire meglio la dinamica dell'attuatore in grandi oscillazioni, ed é stata stabilita una relazione di dipendenza tra il controllo e i parametri e le variabili del sistema. Lo studio del controllo nello spirito della strategia passiva e della pertinenza dell'uso del metodo del gain scheduling ha poi rivelato la necessità di controllare in tempo reale. Per questo, seguendo il metodo tracking, sono state definite delle leggi di controllo basate sullo smorzamento dei sistemi pendolo non lineare e ponte-pendolo accoppiato. Infine, é stata progettata una legge di controllo sulla resistenza, seguendo il metodo tracking. La resistenza variabile rappresenta la variabile di controllo reale del sistema. Questa legge di controllo permette di realizzare gli obiettivi di questa tesi.