Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du rejet adaptatif de perturbations sur des structures de contrôle actif de vibrations. L'objectif était de développer des stratégies de commande adaptatives, pour le rejet actif de perturbations, et de les mettre en œuvre sur des procédés réels se trouvant au sein du département Automatique du laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble. En première partie, le rejet de perturbations bande étroites inconnues a été traité en utilisant des lois de commande adaptatives en contre réaction basées sur le principe du modèle interne. Ces lois de commande ont été validées expérimentalement sur une plate-forme de suspension active. En deuxième partie, des algorithmes adaptatifs pour l'atténuation de perturbations bande larges par action anticipatrices " feedforward " ont été proposés, analysés, et testés en pratique sur une structure flexible de contrôle actif de vibrations.

Les travaux présentés dans cette thèse concernant la modélisation et la commande des suspensions pour améliorer le comportement et les performances des véhicules, face aux diverses sollicitations (conducteurs,route,...). Après avoir présenté différents modèles simple, destinés à la commande de suspension d'un quart, d'un demi ou d'un véhicule complet, des critères permettant de quantifier les performances des suspensions sont donnés. Un bref état de l'art de la commande des suspensions et des méthodes de commandes utilisées dans ce travail sont aussi présentées. La contribution principale de ce travail concerne la commande d'un modèle d'un quart de véhicule à deux degrés de liberté. Deux méthodologies de commande génériques (placement de pôle, H-infini) et une spécifique aux suspensions (SKyhook) sont étudiées. La robustesse en stabilité et en performances (vis-à-vis de variations paramétriques) de ces trois systèmes de commande, est ensuite étudiée à l'aide de la mu-analyse. Ces trois commandes sont ensuite appliquées sur un modèle non-linéaire plus précis. Ce travail se termine par la synthèse d'une commande H-infini d'un modèle demi-véhicule de type essieu, puis, par l'application d'une loi de commande par retour d'état, permettant simultanémant le découplage ligne par ligne et le rejet des perturbations, sur un modèle complet de véhicule à 7 degrés de liberté.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du rejet adaptatif de perturbations sur des structures de contrôle actif de vibrations. L’objectif était de développer des stratégies de commande adaptatives, pour le rejet actif de perturbations, et de les mettre en œuvre sur des procédés réels se trouvant au sein du département Automatique du laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble. En première partie, le rejet de perturbations bande étroites inconnues a été traité en utilisant des lois de commande adaptatives en contre réaction basées sur le principe du modèle interne. Ces lois de commande ont été validées expérimentalement sur une plate-forme de suspension active. En deuxième partie, des algorithmes adaptatifs pour l’atténuation de perturbations bande larges par action anticipatrices « feedforward » ont été proposés, analysés, et testés en pratique sur une structure flexible de contrôle actif de vibrations. / This thesis work is a part of adaptive disturbances rejection on some flexible structures in active vibration control (AVC). The objective was to develop adaptive control strategies for the active disturbances rejection, and to implement them on real process located in the Automatic Control Department of GIPSA-Lab in Grenoble. In the first part, the rejection of unknown narrow-band disturbances (Sinusoidal and multi-sinusoidal) was treated using adaptive control laws in « feedback » based on the internal model principle. These control laws have been validated experimentally on an active suspension platform. In the second part, adaptive algorithms for the minimization of the effects of "broadband" disturbances in "feedforward" have been proposed, analyzed and tested in practice on a flexible structure of active vibration control.

Le transport des micro-organismes, comme par exemple les bactéries, par un fluide se retrouve au centre de thématiques de recherche dans des domaines aussi variés que de la biologie, l’écologie, l’ingénierie et la médecine.Ce manuscrit résume mon étude expérimentale du couplage entre le mouvement microscopique de la nage des bactéries et le mouvement advectif de l’écoulement.La première partie du manuscrit porte sur la rhéologie des suspensions d’E. coli sous faible taux de cisaillement. Pour cette condition, j’ai montré que les perturbations hydrodynamiques induites par la nage réduisent fortement la viscosité. Cet effet peut-être si important pour qu’il soit suffisant pour compenser entièrement la perte visqueuse due au cisaillement.La seconde partie traite des expériences d’écoulement réalisées dans un canal capillaire. Pour cette géométrie, j’ai examiné le couplage pour des écoulements caractérisés par un plus fort taux de cisaillement. Le suivi des trajectoires et le dénombrement des bactéries m’ont permis de mettre en évidence l’existence d’une composante de vitesse normal à la direction de l’écoulement. Cette dernière montre que les bactéries suivent des trajectoires hélicoïdales qui s’enroulent autour du centre du capillaire d’une façon antihoraires. Cette nouvelle composante est corrélée à la migration préférentielle des bactéries dans une couche de localisation proche de la paroi du canal.Les couplages rhéotactiques bactéries/fluide que j’ai étudiés doivent avoir des conséquences potentielles sur le transport en géométries plus complexes qui mériteraient une étude particulière. / The question of transfer and spreading of living microorganisms, such as motile bacteria, is of interest in biology and ecology, but also in engineering and medicine.The way in which the background flow affects the behavior of these bacteria and how it impacts the bacterial transport through complex systems and on the macroscopic properties of the fluid remains unclear and little studied.In this thesis, I present an experimental investigation of the coupling between the local bacteria-driven motion and the fluid advection.In a first part, I investigate the rheological response of E. coli suspensions when subjected to weak flows (low shear rates). I show that, in particular conditions, the microscopic perturbations caused by the bacteria highly impact on the macroscopic viscosity of the suspension, leading to a striking viscosity decrease and eventually overcoming the dissipative effects due to viscous loss. I also identify the relevant time scales defining this viscosity decrease.In a second part, I perform experiments in a capillary channel and analyze the coupling for stronger flows (higher shear rates), at which bacteria were found not to impact on the macroscopic viscosity. Instead, by analyzing the bacterial trajectories under flow, I evidence a breakage of the symmetry of this trajectories which, characterized by a preferential migration, causes the localization of the bacteria in a layer that extends over a significant distance from the surface, and thus potentially influencing the bacterial transport in complex systems

L’une des principales sources d’inconfort dans un hélicoptère sont les vibrations transmises par le rotor à la structure de l’appareil. En vol d’avancement, des efforts aérodynamiques cycliques sont subis par l’ensemble des pales en tête rotor et génèrent de très fortes vibrations basse fréquence (aux alentours des 17Hz) transmises aux passagers via la boîte de transmission principale puis le fuselage lui-même. Afin de garantir le confort des membres d’équipage et des passagers, de nombreux systèmes antivibratoires ont été conçus. Ces systèmes sont généralement passifs car la majorité de l’énergie vibratoire transmise à la structure se situe à une fréquence unique ωc correspondant à bΩ avec b le nombre de pales et Ω la fréquence de rotation du rotor. Cependant, les appareils modernes évoluent et le régime rotor jusqu’alors fixe durant toutes les phases de vol varie à présent pour des préoccupations de performances et de consommation (variation de l’ordre de +/-10% autour de bΩ). Cette nouvelle contrainte dans la conception des hélicoptères rend pertinente la technologie des systèmes antivibratoires actifs, pouvant s’adapter à la sollicitation en termes d’amplitude et fréquence. Lors de ces travaux de thèse, la suspension passive SARIB de Airbus Helicopters basée sur le principe du DAVI (Dynamic Antiresonant Vibration Isolator) est modifiée afin d’être rendue active par ajout d’une partie actuation/commande. La théorie des lois et algorithmes de contrôle utilisés dans ces travaux, est présentée en détail afin de poser solidement les bases du contrôle actif du prototype de suspension conceptualisé ici à savoir le contrôle FXLMS (adaptatif) et le contrôle optimal LQG. Afin de simuler le fonctionnement du système, un modèle tridimensionnel de la suspension active est construit, couplé à la structure souple de l’hélicoptère (NH90). Sur ce modèle sont alors appliquées les différentes lois de commande introduites auparavant et leurs performances comparées dans différents cas de chargement en tête rotor et surtout pour différentes fréquences de sollicitation. De même, pour chaque algorithme, différentes localisations des capteurs d’erreur sont étudiées afin de converger vers une configuration optimale. Les simulations démontrent que l’algorithme FXLMS feedforward est très bien adapté au contrôle des perturbations harmoniques et permet de réduire très significativement le niveau vibratoire du plancher cabine, sans réinjection parasite dans le reste de la structure. Une comparaison de l’efficacité du SARIB actif avec les systèmes d’absorbeurs en cabine est ensuite effectuée pour démontrer la pertinence d’utiliser le principe du DAVI comme base d’un système actif. Les travaux de cette thèse traitent également des essais réalisés en laboratoire sur le prototype échelle 1 de la suspension SARIB active avec contrôle FXLMS. / One of the main causes of discomfort in helicopters are the vibrations transmitted from the rotor to the structure. In forward flight, the blades are submitted to cyclic aerodynamic loads which generate low frequency (around 17Hz) but high energy mechanical vibrations. These vibrations are transmitted from the rotor to the main gearbox, then to the structure and finally to the crew and passengers. In order to maintain acceptable comfort for crew members and passengers, a lot of antivibration devices have been developed since the last 30 years. These systems are generally passive because most of the mechanical energy transmitted to the structure is at only one frequency ωc which is equal to the product bΩ with b the number of blades and Ω the rotor rotational speed. However, modern helicopters evolve and the rotor rpm, which has always been considered as fixed during flight is now a function of time, depending on the flight phases in order to increase performances and reduce energy consumption (variation bandwidth of Ω +/- 10%). This new constraint on the design of helicopters makes the active antivibration technology completely relevant with its capacity to adapt in terms of amplitude and frequency to the perturbation. During this thesis, the passive suspension called SARIB from Airbus Helicopters, based on the DAVI principle (Dynamic Antiresonant Vibration Isolator) is modified in order to implement active components and command (actuation). The theory of the control algorithms used in this thesis is presented in detail in order to define the theoretical tools of the active DAVI control which are : FXLMS control (adaptive control) and LQG (optimal control). To simulate the complete system, a 3D multibody model of the active suspension has been set up, coupled to a the flexible structure of a NH90 (Airbus Helicopters). On this model are applied the different control algorithms presented before and their performances are compared for different loads with variable frequency on the rotor hub. In the same way, different locations for the error sensors in the structure are studied to find the optimal control configuration. The simulations show that the FXLMS algorithm is well suited for the control of harmonic perturbations and reduce significantly the dynamic acceleration level on the cabin floor, without parasite reinjection on other parts of the structure. A comparison of the active SARIB with classical cabin vibration absorbers is also made in terms of efficiency in order to show the advantages of using the DAVI system as a base for an active antivibration device. Finally, this thesis also presents the experiments realized in the dynamics laboratory of Airbus Helicopters on a 1:1 scale prototype of the active SARIB suspension with FXLMS control. The results demonstrate the efficiency of the active suspension architecture and control algorithms.