Contrôle actif du bruit par minimisation du débit volumique de structures : analyse et expériences

Abstract

The active control of structurally radiated sound requires in general a large number of error sensors on the vibrating structure. A simple control strategy, using only one error signal -the volume velocity of the structure-has recently been proposed. Such a strategy allows (i) to control all the structural modes that are monopole radiators at low frequencies (i.e., with a high radiation efficiency), (ii) to keep the control set-up simple (only one information is to be minimized). The volume velocity is measured using piezoelectric PVDF strip. The shape of the PVDF strip is determined in such a way that the output signal from the PVDF sensor is directly proportional to the volume velocity induced by the structure on which it is bonded. Using a modal approach, the sensor shape is shown to depend only on the structure and sensor characteristics. However, it is independent of the excitation and the frequency. For a simply supported beam, the shape of such a PVDF sensor is shown and experimental validations are presented for the measure of the volume velocity. Active control was then implemented with this PVDF error sensor and piezoceramic actuators for different frequencies of excitation, using a one-channel feedforward adaptive LMS algorithm. Results show that sound radiation can be efficiently attenuated using this strategy when the system is driven "on-resonance". However, when the system is driven "off-resonance", the axial effects induced by the asymmetric piezoceramic actuators limit the control efficiency. I. INTRODUCTIONDepuis une dizaine d'année, le contrôle actif a émergé comme une solution pratique pour réduire le rayonnement acoustique en basses fréquences [1]. Un système de contrôle actif typique requiert trois éléments: (i) des capteurs d'erreur, qui produisent un signal électrique proportionnel au signal à contrôler; (ii) un système de contrôle, qui calcule les signaux de contrôle à être appliqués à partir des signaux d'erreur; (iii) les actuateurs de contrôle, qui ré-excitent mécaniquement la structure de telle sorte que les signaux d'erreur soient minimisés. Un des composant essentiel d'un système de contrôle actif est le capteur d'erreur. En général, pour contrôler activement le rayonnement acoustique d'une structure, des microphones sont placés dans le champ acoustique. Pour certaines applications, cette solution ne peut être implémentée. Il faut donc utiliser des capteurs vibratoires directement attachés sur la structure en vibration. Le contrôle actif du rayonnement acoustique de structures en vibration requiert généralement un nombre élevé de capteurs d'erreur sur la structure vibrante [2]. En fait, pour des structures planes, le rayonnement sonore est directement relié à la distribution vibratoire sur la surface de la structure. Il a été démontré que les modes vibratoires ayant un débit volumique non nul rayonnent plus efficacement que les autres. Une stratégie simple de contrôle actif visant à minimiser le débit volumique d'une structure a ainsi été proposée [3,4,5]. Cette stratégie permet do...