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Forma , Loïc , 1995-....

Wilkie-Chancellier , Nicolas

Le Conte , Sandie

Jossic , Marguerite , 1989-....

Lissek , Hervé , 1974-....

Masson , Patrice

Landau , Ioan Doré , 1938-.... , auteur en sciences physiques

Lethiecq , Marc , 1960-....

Boutin , Henri , 1981-.... , chercheur en acoustique musicale

CY Cergy Paris Université , 2020-....

École doctorale Sciences et ingénierie , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie , Gif-sur-Yvette, Essonne , 2002-....

Fondation des Sciences du Patrimoine

Système de contrôle actif de vibrations pour la conservation des objets du patrimoine. , Loïc Forma ; sous la direction de Nicolas Wilkie chancellier et de Sandie Le Conte et de Marguerite Jossic

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)

Partenaire(s) de recherche : Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (Laboratoire), Fondation des Sciences du Patrimoine (Fondation)

Autre(s) contribution(s) : Nicolas Wilkie chancellier, Sandie Le Conte, Marguerite Jossic, Hervé Lissek, Patrice Masson, Ioan Doré Landau, Marc Lethiecq, Henri Boutin (Membre(s) du jury) ; Hervé Lissek, Patrice Masson (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Génie électrique et électronique - Cergy CY Cergy Paris Université 2023

Dans un contexte patrimonial les vibrations représentent une véritable menace quant à la préservation des objets. Pourtant, les dispositifs de protection des vibrations employés sont généralement très rudimentaires et les systèmes proposés dans la littérature scientifique ne sont pas appliqués, principalement par manque de considération pratique. Pour dépasser ces limites, les travaux présentés dans cette thèse s'articulent autour du développement d'un nouveau type de système de protection, basé sur le principe du contrôle actif de vibrations.La conception du dispositif de contrôle commence par l'établissement d'un cahier des charges au double objectif. D'une part il définit les objectifs de contrôle des vibrations rencontrées en domaine patrimonial, d'autre part il formalise les considération pratiques des acteurs du patrimoine. Le cahier des charges permet alors d'identifier la stratégie de contrôle la plus adaptée au respect des spécifications formulées. En l'occurrence, le contrôleur est conçu comme un dispositif autonome et indépendant qui vient se greffer à la structure à protéger. Une stratégie algorithmique de contrôle adaptatif feedforward est retenue.Un dispositif de contrôle expérimental dont le contrôleur est actualisé par l'algorithme Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) est conçu afin d'éprouver sa capacité à respecter le cahier des charges. Ce dispositif est testé dans un premier temps sur une structure à la dynamique relativement simple, puis sur un banc d'essai représentatif d'une situation couramment rencontrée en contexte patrimonial. Une fois le dispositif validé, un outil permettant de comparer quantitativement, objectivement et robustement les performances de différentes situations de contrôle est proposé. Cette méthodologie passe par l'extraction de descripteurs de performance, qui permettent de quantifier l'efficacité du contrôle en régime transitoire et permanent, sur des aspects temporels et fréquentiels.Si l'utilisation du FxLMS permet de valider le cahier des charges, une hypothèse forte de cet algorithme restreint son champ d'utilisation. Une solution à cette limite est l'utilisation d'algorithmes de contrôle plus récents et basés sur la paramétrisation de Youla-Kucera. Une étude paramétrique définit les conditions à partir desquelles les performances du FxLMS ne sont plus acceptables. Enfin, l'utilisation du benchmark permet de quantifier les performances des algorithmes basés sur la paramétrisation de Youla-Kucera.

In a cultural heritage context, vibrations are a threat regarding objects preservation. However, current protection devices are quite basic, while solutions proposed in scientific litterature are not used. Indeed, they are usually regarded as too restrictive from a pratical point of view. To overcome these limitations, this thesis introduces a new kind of protection device, based on the principle of active vibration control.The design of the control device begins with the preparation of specifications, which have a dual purpose. First, it defines the objectives for monitoring vibrations encountered in cultural heritage contexts. Second, it formalises the practical considerations required by cultural heritage actors. The specifications then make it possible to identify the control strategy best suited to meeting the specifications. In this case, the controller is designed as an autonomous and independent device that is grafted onto the structure to be protected. An adaptive feedforward control algorithm strategy is chosen.An experimental control device whose controller is updated by the Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) algorithm is built. The device ability to comply with the specifications is then tested. First, the device is experimented on a structure with relatively simple dynamics, then on a test bench representative of a situation commonly encountered in a cultural heritage context. Once the device has been validated, a tool for comparing the performance of different control situations quantitatively, objectively and fairly is proposed. This methodology involves extracting performance descriptors that reflect both transient and steady-state performance in time and frequency domain.Although the use of FxLMS makes it possible to validate the specifications, a strong assumption of this algorithm restricts its scope. One solution to this limitation is the use of more recent control algorithms based on the parametrisation of Youla-Kucera. A parametric study defines the conditions above which the performance of FxLMS is no longer acceptable. Finally, the use of the benchmark makes it possible to quantify the performance of the new algorithms.

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