Multivariable feedforward control of vibrations in multi-axes flexible structures : applications to multi-axes piezoelectric actuators

Commande en boucle ouverte des systèmes mal amortis : applications aux microsystèmes piézoélectriques

Yasser Al Hamidi (1)

1 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

Multi-axes actuators are becoming more and more tempting to nanopositioning system designers as they enable them to save space, reduce energy consumption, increase dexterity and offer more modularity and freedom with fewer constraints to their applications. Some of these multi-axes actuators and systems exhibit however badly damped vibrations which strongly compromise their global performances. This thesis work exploits the advantages of the well-known feedforward input shaping techniques usually used to damp vibrations in monovariable (SISO) systems to present a new multivariable (MIMO) input shaping technique that can be used to damp vibrations in multi-axes systems. The approach that was used in this study is to extend a previous work that was done on multiple-input single-output (MISO) systems and generalize it for MIMO systems. The study demonstrates also the application of this newly developed technique on different piezoelectric actuators commonly used in nanopositioning systems.

Les actionneurs multi-axes sont de plus en plus prisés par les concepteurs de systèmes de nanopositionnement car ils permettent une réduction de l'espace occupé et de l'énergie consommée, une dextérité plus grande et une modularité avec peu de contraintes pour les applications. Certains de ces actionneurs et systèmes multi-axes sont cependant caractérisés par des oscillations mal-amorties qui compromettent de manière drastique leurs performances générales. Cette thèse concerne l'exploitation des techniques de commande en boucle-ouverte input-shaping classiquement utilisées pour amortir de manière sans capteurs les oscillations dans les systèmes mono-axes et les étendent pour qu'ils soient utilisables pour les systèmes multi-axes. Les résultats proposés dans la thèse qui sont des techniques input-shaping multivariables sont ensuite appliquées sur des actionneurs piézoélectriques classiquement dédiés pour les applications de nanopositionnement.

Mots clés: Badly damped oscillations; Feedforward control; Piezoelectric actuators; Multivariable

Mots clés: Oscillations mal amorties; Commande en boucle ouvert; Actionneurs piezoelectriques; Multivariable

Domaines: Autre

Yasser Al Hamidi. Multivariable feedforward control of vibrations in multi-axes flexible structures : applications to multi-axes piezoelectric actuators. Other. Université Bourgogne Franche-Comté, 2017. English. ⟨NNT : 2017UBFCD016⟩. ⟨tel-02382026⟩