Thèse Conversion d'Énergie dans une Structure Vibrante à Actionneurs Distribués H/F - 59

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : L2EP - Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille
Direction de la thèse : Frédéric GIRAUD ORCID 000000025688711X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-06T23:59:59

Les actionneurs deviennent plus intelligents, plus légers et plus économes en énergie. Leur multiplication permet un meilleur contrôle des systèmes et l'obtention de champs de déplacement avancés. Par exemple, dans les applications industrielles, plusieurs actionneurs piézoélectriques sont collés sur des plaques pour générer des vibrations ultrasoniques, permettant ainsi le décrassage des membranes lors de procédés chimiques, un dégivrage efficace en avionique [1] ou encore la création de vibrations localisées en retour haptique [2, 3].

Ces architectures d'actionnement présentent toutefois plusieurs défis. En effet, comparées aux solutions utilisant moins d'actionneurs mais plus grands, l'obtention d'une conversion d'énergie à haut rendement avec des alimentations plus compactes se complexifie. De plus, le fonctionnement de chaque actionneur doit être coordonné avec celui des autres afin d'éviter toute interférence négative au sein du système. L'adaptation des conditions de fonctionnement optimales à la charge externe, variable dans le temps, complexifie encore la situation.

Dans ce contexte, le L2EP a développé une méthodologie basée sur la commande en boucle fermée de chaque actionneur. Cette approche mécatronique permet une architecture de commande optimisée tout en garantissant des performances exceptionnelles. De plus, l'effet de la charge mécanique sur le système peut être observé et estimé grâce au modèle inverse de ce dernier. Cependant, cette approche n'a pas été étendue à un très grand nombre d'actionneurs (> 25) et les conditions théoriques de stabilité n'ont pas été décrites.

L'objectif de cette thèse est de contrôler un grand nombre d'actionneurs couplés à une structure vibrante commune afin de générer des profils de vibration prédéfinis. Les conditions de stabilité seront établies pour l'action combinée de plusieurs actionneurs agissant sur la même structure. La polyvalence de l'approche proposée sera démontrée par des applications à des scénarios de vibrations hautes et basses fréquences. Compte tenu de la solide expertise et de la reconnaissance du laboratoire dans le domaine de l'haptique, ce domaine d'application émergent du contrôle des vibrations sera utilisé pour mettre en oeuvre et évaluer les solutions proposées dans divers cas d'utilisation. L'estimation de la charge sera réalisée en temps réel afin de suivre les conditions de fonctionnement.

The thesis is at the intersection of:
- Distributed control systems,
- Power electronics for smart materials,
- Structural dynamics,
- Mechatronics and system theory.

The central scientific objective is to extend decentralized closed-loop control methodologies to large-scale arrays of piezoelectric actuators, while formally establishing theoretical stability conditions and ensuring scalable, energy-efficient operation under time-varying mechanical loads.