FR3097285A1 - Système d’amortissement des vibrations générées par un dispositif et procédé associé. - Google Patents

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Abstract

L’invention propose un système (S) d’amortissement des vibrations générées par un dispositif (D), ledit système comportant : - un capteur de vibrations (CV) destiné à être monté sur le dispositif, - une unité (UTC) de traitement et de commande, - un système masse-ressort (SMR), destiné à être fixé sur le dispositif, ledit système masse-ressort comportant une masse mobile (M) reliée à un ressort (RL) linéaire, - un capteur (CD) de déplacement de la masse mobile (M) ;- un premier actionneur (PA) monté sur le système masse-ressort, - un ressort (RNL) à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort, et- au moins un second actionneur (SA) relié audit au moins un ressort (RNL) à comportement non linéaire,l’unité (UTC) de traitement et de commande étant configurée pour assurer l’envoi d’une première commande au premier actionneur en fonction de mesures de vibrations (MV) et configurée pour assurer l’envoi d’une seconde commande au second actionneur (SA) en fonction de la première commande et de mesures de déplacement issues du capteur de déplacement. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Système d’amortissement des vibrations générées par un dispositif et procédé associé.
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine de l’anti-vibratoire et plus précisément à l’amortissement des vibrations générées par un dispositif.
Arrière-plan technique
L’amortissement des vibrations générées par un dispositif est un domaine d’études étendu.
Un cas d’application connu est par exemple rencontré avec un alternateur, typiquement installé dans une usine de production d’électricité.
A ce jour, on utilise un système d’amortissement des vibrations passif dont la fréquence propre correspond à la fréquence pertinente de l’alternateur. Un alternateur est en effet soumis des forces magnétiques générées entre le rotor et le stator qui varient selon une fréquence (e.g. 100 Hz), qui est la fréquence pertinente, double de celle du courant électrique (50 Hz). Ces efforts sont donc présents dans le circuit magnétique de l’alternateur, tout comme dans la carcasse qui protège cet alternateur. Or, pour des questions de fiabilité et de sécurité de fonctionnement, il est important de maintenir des niveaux vibratoires faibles dans la carcasse qui entoure l’alternateur ainsi que dans le circuit magnétique de l’alternateur.
Et c’est pourquoi des systèmes masse-ressort passifs (e.g. fréquence propre de 100Hz) ont déjà été parfois installés sur des carcasses d’alternateur.
On constate cependant que la mise en œuvre d’un tel système masse-ressort passif, bien qu’utile, s’avère parfois insuffisant.
En effet, il a pu être constaté, même en présence d’un système d’amortissement des vibrations passif, que les niveaux (amplitude) mesurés de vibrations au niveau de la carcasse comme au niveau du circuit magnétique de l’alternateur dépendent du point de fonctionnement de l’alternateur (puissance active, réactive, …) qui conditionne l’état thermique de la carcasse et/ou du circuit magnétique, état également dépendant entre autres de conditions externes à l’alternateur.
Ces constatations sont attribuées à l’existence d’une raideur dynamique (qui évolue donc dans le temps) du circuit magnétique de l’alternateur ou de la liaison mécanique entre l’alternateur et de sa carcasse.
Le système d’amortissement des vibrations passif étant généralement monté sur la carcasse, il subit cette raideur dynamique si bien que la raideur totale vue par le système masse-ressort (raideur propre du ressort – constante ou linéaire - du système masse-ressort + la raideur dynamique précitée) évolue dans le temps et par suite sa fréquence propre également.
On comprend donc que, selon le mode de fonctionnement du dispositif à traiter (ex. : mode de fonctionnement d’un alternateur), un système d’amortissement de vibrations passif est plus ou moins efficace au cours du temps.
Ce type de problématique peut se rencontrer dans d’autres applications, comme par exemple les transformateurs électriques.
Un objectif de l’invention est ainsi de proposer un procédé et un système d’amortissement de vibrations plus efficace.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un tel procédé et un tel système d’amortissement des vibrations qui peuvent être mis en en œuvre aisément à partir d’une solution préexistante de type passif.
Pour résoudre l’un au moins des objectifs précités, l’invention propose un système d’amortissement des vibrations générées par un dispositif, ledit système comportant :
- au moins un capteur de vibrations destiné à être monté sur le dispositif,
- au moins une unité de traitement et de commande,
- un système masse-ressort, destiné à être fixé sur le dispositif, ledit système masse-ressort comportant au moins une masse mobile reliée à au moins un ressort à comportement linéaire,
- au moins un capteur de déplacement de la masse mobile ,
- au moins un premier actionneur monté sur le système masse-ressort,
- au moins un ressort à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort, et
- au moins un second actionneur relié audit au moins un ressort à comportement non linéaire,
l’unité de traitement et de commande étant d’une part configurée pour assurer l’envoi d’une première commande, audit au moins un premier actionneur, en fonction de mesures de vibrations susceptibles de provenir dudit au moins un capteur de vibrations et d’autre part configurée pour assurer l’envoi d’une seconde commande, audit au moins un second actionneur, en fonction à la fois de la première commande susceptible d’être envoyée au premier actionneur et de mesures de déplacement susceptibles de provenir dudit au moins capteur.
Le système selon l’invention pourra également comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- ledit au moins un ressort à comportement non linéaire est un tore en élastomère ;
- ledit au moins un ressort à comportement non linéaire est un ressort hélicoïdal dont la forme générale est conique ;
- ledit au moins un premier actionneur est un actionneur électrodynamique ;
- ledit au moins un second actionneur est un moteur pas à pas ou un moteur à courant continu ;
- il comporte une première platine fixe, une deuxième platine fixe, au moins un premier ressort à comportement linéaire monté entre la première platine fixe et la masse mobile, au moins un deuxième ressort à comportement linéaire monté entre la deuxième platine fixe et la masse mobile, parallèlement audit au moins un premier ressort à comportement linéaire, ledit au moins un ressort non linéaire étant monté, parallèlement aux ressorts à comportement linéaire, entre une platine d’ajustement et la masse mobile, la platine d’ajustement étant par ailleurs reliée mécaniquement audit au moins un second actionneur de sorte que ce dernier puisse assurer un déplacement de la platine d’ajustement selon une direction parallèle aux ressorts linéaire et non linéaire.
Egalement pour résoudre l’un au moins des objectifs précités, l’invention propose un procédé d’amortissement des vibrations générées par un dispositif, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- mesurer les vibrations générées par le dispositif ;
- mesurer le déplacement d’au moins une masse mobile d’un système masse-ressort fixé sur ledit dispositif, le système masse-ressort comportant également au moins un ressort à comportement linéaire relié à ladite au moins une masse mobile ;
- commander au moins un premier actionneur monté sur le système masse-ressort en fonction des mesures de vibrations générées par le dispositif ;
- commander au moins un second actionneur relié à un ressort à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort en fonction de la commande envoyée au premier actionneur et des mesures de déplacement de la masse mobile.
Le procédé selon l’invention pourra également prévoir que la commande audit au moins un second actionneur soit basée sur une mesure de l’écart de phase entre un signal représentatif de la première commande et un signal représentatif des mesures de déplacement.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés et pour lesquels :
la figure 1 est un schéma à la fois structurel et fonctionnel sur lequel repose l’invention ;
la figure 2 représente une partie du système d’amortissement des vibrations selon l’invention ;
la figure 3 représente la partie du système d’amortissement des vibrations selon l’invention, selon une autre conception ;
la figure 4 représente des résultats obtenus avec la mise en œuvre de l’invention.
Description détaillée de l'invention
L’invention est expliquée ci-après à l’appui de la figure 1, qui est un schéma à la fois structurel et fonctionnel de l’invention.
Le système S, selon l’invention, d’amortissement des vibrations générées par un dispositif D comporte au moins un capteur de vibrations CV destiné à être monté sur le dispositif D. Un capteur de vibrations CV pouvant être utilisé dans le cadre de l’invention est typiquement un accéléromètre.
Le système S comporte aussi un système masse-ressort SMR, destiné à être fixé sur le dispositif D. Le système masse-ressort SMR comporte au moins une masse mobile reliée à au moins un ressort à comportement linéaire, autrement dit un ressort de raideur constante. A ce système masse-ressort SMR est associé au moins un capteur CD apte à mesurer une donnée relative au déplacement de la masse mobile M. Le capteur CD fait donc partie du système S. Ce capteur CD peut être un accéléromètre, à partir duquel il est possible, de manière connue de l’homme du métier, de remonter à une donnée de déplacement. Plus généralement, on peut aussi employer un capteur de vitesse, lequel permet aussi de remonter à une donnée de déplacement.
Le système S comporte également au moins un premier actionneur PA monté sur le système masse-ressort SMR. Le premier actionneur PA a pour fonction d’assurer le déplacement (dynamique) du système masse-ressort SMR.
Le système S comporte aussi au moins un ressort à comportement non linéaire RNL, également monté sur le système masse-ressort SMR. Un ressort à comportement non linéaire est un ressort dont la raideur n’est pas constante, à savoir qu’elle évolue avec le déplacement du ressort. Ledit au moins un ressort à comportement non linéaire RNL est par exemple monté en parallèle par rapport au ressort linéaire RL. Un montage en série du ressort à comportement non linéaire RNL et du ressort linéaire pourrait toutefois être envisagé. Du fait de sa non-linéarité, le ressort à comportement non linéaire est particulièrement bien adapté pour contrecarrer les effets d’un changement de raideur dynamique du dispositif D dont on cherche à amortir les vibrations.
Le système S comprend encore au moins un second actionneur SA relié audit au moins un ressort RNL à comportement non linéaire. Le second actionneur SA a pour fonction d’assurer une certaine précharge sur le ressort RNL non linéaire. Le ressort RNL non linéaire étant relié au système masse-ressort, la précharge qu’il subit modifie le comportement dynamique du système masse-ressort SMR. Ainsi, l’accroissement de la précharge se traduit par une raideur dynamique du ressort à comportement linéaire RNL plus grande, donc un accroissement de la fréquence propre du système masse-ressort SMR. Ceci est vrai que le ressort à comportement non linéaire soit monté en parallèle ou en série avec le ou chaque ressort linéaire.
Le système S comporte enfin au moins une unité UTC de traitement et de commande, laquelle fait le lien entre ledit au moins un capteur de vibrations CV et le système masse-ressort SMR, par l’intermédiaire des actionneurs PA, SA et le ressort RNL à comportement non linéaire.
A cet effet, l’unité UTC de traitement et de commande comporte un ou plusieurs processeurs implémentant plusieurs algorithmes, ci-après présenté de manière fonctionnelle sous la forme de plusieurs modules.
Un premier module T1 permet de traiter les données provenant dudit au moins un capteur de vibrations CV.
Ce premier module T1 implémente un algorithme d’identification d’une matrice de transfert entre ledit au moins un capteur de vibrations CV (généralement plusieurs dizaines) et ledit au moins un premier actionneur PA (généralement plusieurs premiers actionneurs).
L’objectif de ce module T1 est de traduire mathématiquement le comportement dynamique du dispositif D.
Par exemple, si le dispositif D est un alternateur tel que celui décrit précédemment dans l’état de la technique, on a vu que les niveaux (amplitude) de vibrations au niveau de la carcasse comme au niveau du circuit magnétique de l’alternateur dépendent du point de fonctionnement de l’alternateur mais aussi de l’état thermique de la carcasse et/ou du circuit magnétique si bien que le mode de fonctionnement de l’alternateur implique des vibrations variables dans le temps au niveau de la carcasse sur lequel est situé le capteur de vibrations.
Pour donner un exemple de réalisation concret, ce module T1 peut implémenter la méthode suivante, après acquisition des signaux temporels provenant du ou de chaque capteur de vibrations CV :
a) convertir les signaux temporels e(t) issus du ou de chaque capteur de vibrations CV en amplitude complexeE c par une transformée de Fourier synchrone FFT (par synchrone, il faut comprendre que la cadence d’échantillonnage est donnée par un signal synchrone avec la fréquence des vibrations, par exemple de 100Hz dans le cas d’application à un alternateur),E c = FFT(e(t)) ;
b) mettre à jour la matrice de transfert T (laquelle représente le transfert entre le champ temporel et le champ de Fourier), par exemple avec une méthode des moindres carrés récursifs.
Un deuxième module T2 implémente un algorithme de contrôle adaptatif et récursif sur la base de la matrice de transfert provenant du premier module T1, afin de fournir une commande au premier actionneur PA.
Par exemple, l’algorithme de contrôle adaptatif peut être le suivant, à la suite de l’étape b) effectuée dans le module T1 :
c) calculer une matrice de contrôle K à partir de la matrice de transfert T identifiée à la suite de l’étape b) et en fonction d’une matrice Q de pondération du ou des capteurs de vibration et d’une matrice R de pondération du ou des premiers actionneurs, où :
K = - [(T’QT+R)-1]*T’Q
avec :
T’, la transposée de la matrice de transfert T ;
()-1, l’opération d’inversion d’une matrice ;
Q, est une matrice diagonale carrée de taille m x m (avec m le nombre de capteurs ), ne comportant que des termes non nuls sur la diagonale, dont la valeur est à choisir entre 0 (capteur non pris en compte dans la régulation) à 1 (capteur valorisé à 100% dans la régulation) ;et
R, est une matrice diagonale carrée de taille n x n (avec n le nombre de premiers actionneurs), dont la valeur est à choisir entre 0 (actionneur non pondéré – à savoir sans limitation d’amplitude) à 1 (actionneur très pondéré à savoir avec une forte limitation d’amplitude).
a, est un coefficient dont la valeur typique est de 10-5.
Il convient de noter que la construction de la matrice Q, comme de la matrice R, dépend du cas d’application concret. En effet, l’influence du lieu d’installation des capteurs et des premiers actionneurs va influencer la construction de ces matrices.
Puis, on met en œuvre l’étape suivante :
d) calculer les amplitudes complexesU c,NEW pour la commande du ou des premiers actionneurs à partir de la commande antérieurU c,OLD , la matrice de contrôleK, les amplitudes complexesE c et des coefficientsC 1 etC 2 pondérateurs, comme suit : [Math 1]
U c,OLD étant initialisé à la valeur nulle pour effectuer le premier calcul deU c,NEW
avec :[Math. 2]
et : [Math. 3]
où :[Math. 4]
et :
Gest le gain nominal en boucle ouverte (la boucle considérée est celle qui est associée à une première boucle de rétroaction définie ci-après) ; et
Δf/fest la largeur de bande passante associée et relative à -3dB, à savoir la bande passante autour de la fréquence pertinente.
Par exemple, en reprenant le cas d’application à un alternateur dont la fréquence pertinente est de 100Hz, pour unΔf/f= 0.01 (soit 1%) il convient que la fréquence à contrôler dévie de 1% (100 Hz => 99 ou 101 Hz) pour que la performance de réduction soit atténuée de 3 dB (soit env. 30%).
On notera que le coefficientapermet de régler la vitesse de convergence du calcul et le coefficientGpermet de régler le niveau de réduction désiré.
Après l’étape d), on met en œuvre l’étape suivante consistant à :
e) convertir le ou les amplitudes complexesU c du ou des commandes actionneurs en signaux temporels u(t) par une transformée de Fourier synchrone inverse, soit u(t) = IFFT(Uc).
A l’issue de l’étape e), on recommence les étapes a) à e) pour chaque période, cette période étant typiquement de 100ms ( ici égale à 1 / 10ème de la fréquence de 100Hz) dans le cas de l’alternateur.
En sortie du module T2, les signaux u(t) passent généralement, et comme représenté sur la figure 1, par un amplificateur A, lequel reçoit la commande du deuxième module T2 et envoie vers le premier actionneur PA une première commande, sous la forme d’un signal de tension ou d’intensité par exemple.
Comme on peut le relever sur la figure 1, ledit au moins un capteur de vibrations CV, le premier module T1et le deuxième module T2, l’amplificateur A, le premier actionneur PA et le système masse-ressort SMR font partie, une fois installés sur le dispositif D, d’une première boucle de rétroaction.
Ceci permet une adaptation en temps réel de la première commande PC qu’il convient de fournir au premier actionneur PA.
On comprend donc que l’unité UTC de traitement et de commande est configurée pour assurer l’envoi d’une première commande audit au moins un premier actionneur PA dépendant de mesures de vibrations susceptibles de venir dudit au moins un capteur de vibrations CV.
La mise en œuvre des modules T1 et T2 et plus généralement de la première boucle de rétroaction permet de faire fonctionner ledit au moins un premier actionneur PA aux amplitudes et phase souhaitées (compte tenu des niveaux de vibrations mesurés) mais sans la prise en compte de l’effet lié l’évolution potentielle de la raideur dynamique du dispositif D, dispositif D dont on cherche à amortir les vibrations.
L’adaptation en fréquence s’effectue grâce à un troisième module T3 et plus généralement à une deuxième boucle de rétroaction comprenant ce troisième module T3, ledit au moins un second actionneur SA, ledit au moins un ressort non linéaire RNL, le système masse-ressort SMR et ledit au moins un capteur de déplacement CD monté sur le système masse-ressort SMR.
A cet effet, le troisième module T3 implémente un algorithme, mis en œuvre par un ou plusieurs processeurs.
Cet algorithme utilise comme donnée d’entrée la première commande PC sortant de l’amplificateur A (il s’agit par exemple d’un niveau d’intensité électrique), qui est bien le même signal qui passe de l’amplificateur A vers le premier actionneur PA. Le troisième module T3 utilise également comme donnée d’entrée la mesure de déplacement MD de la masse mobile M du système masse-ressort SMR. En sortie, le troisième module T3 envoie une seconde commande SC en direction d’un second actionneur SA.
A titre d’exemple, l’algorithme employé dans le troisième module T3 peut alors être basé sur une mesure de l’écart de phase Dphaseentre le signal représentatif de la première commande PC et le signal représentatif de la mesure de déplacement MD.
Ainsi, on peut par exemple prévoir :
- si Dphaseest < 88°, alors la fréquence propre du système masse-ressort SMR est trop faible et il convient d’actionner le second actionneur SA pour assurer une précharge plus importante dudit au moins un ressort RNL à comportement non linéaire ;
- si 88° ≤ Dphase≤ 92°, alors la fréquence propre du système masse-ressort SMR est correcte et aucune second commande SC n’est à transmettre vers le second actionneur ;
- si Dphase> 92°, alors la fréquence propre du système masse-ressort SMR est trop importante et il convient d’actionner le second actionneur SA pour assurer une précharge moins importante dudit au moins un ressort RNL à comportement non linéaire.
On comprend donc que l’unité UTC de traitement et de commande est également configurée pour assurer l’envoi d’une seconde commande audit au moins un second actionneur SA dépendant à la fois de la première commande susceptible d’être envoyée au premier actionneur PA et de mesures de déplacement susceptibles de venir dudit au moins capteur de déplacement CD.
La figure 2 est un exemple de schéma d’implantation du système masse-ressort avec les actionneurs PA, SA, et le ressort RNL à comportement non linéaire.
Dans le cas d’espèce, le système masse-ressort SMR comporte une masse mobile M et quatre ressorts linéaires RL1, RL2, RL3 et RL4. Chacun des quatre ressorts linéaires est monté par l’une de ses extrémités sur la masse mobile et par l’autre de ses extrémités sur une première platine fixe PT1 ou une deuxième platine fixe PT2 selon le cas.
Dans le cas d’espèce, il est prévu deux premiers actionneurs PA1, PA2. Chacun de ces premiers actionneurs reçoit donc, en utilisation un signal de commande PC de l’unité UTC de traitement et de commande. L’effort fourni par chacun de ces premiers actionneurs PC est dirigé selon l’axe X, qui correspond aussi à l’axe longitudinal de chacun des quatre ressorts linéaires RL1, RL2, RL3 et RL4.
Le second actionneur SA est en l’occurrence un moteur pas à pas. Un moteur à courant continu, avec ou sans balais, pourrait également convenir. Celui-ci est relié à une vis sans fin VSF connecté à une platine dite d’ajustement PTA. Dans le cas d’espèce, il est par ailleurs prévu deux ressorts non linéaires RNL1, RNL2. Chacun des ressorts non linéaires est relié par une extrémité à la platine d’ajustement PTA et par son autre extrémité à la masse mobile M. Plus précisément, la platine d’ajustement PTA est agencée entre la première platine fixe PT1 et la masse mobile M.
Chaque ressort RNL1, RNL2 à comportement non linéaire représenté sur la figure 2 est un ressort hélicoïdal de forme générale conique. La non-linéarité du comportement de ce type de ressort est obtenue par la forme conique. Du fait de cette conicité, le nombre de spires utiles diminue avec la précharge et en conséquence la raideur augmente avec la précharge.
Du fait de la forme générale conique employée ici, on relève que la première extrémité, de faible étendue, de chaque ressort non linéaire RNL1, RNL2 est au contact de la platine d’ajustement PTA et que la deuxième extrémité, de plus grande étendue que la première extrémité, est au contact de la deuxième platine fixe PT2.
On notera que dans cet exemple de la figure 2 tous les ressorts, à comportement linéaire RNL, RNL2, RNL3, RNL 4 sont agencés parallèlement. Dans ce cas, le et en l’occurrence chaque ressort à comportement non linéaire RNL est agencé parallèlement aux ressorts à comportement linéaire.
L’actionnement du moteur pas à pas permet donc de faire tourner la vis sans fin VSF et par suite d’assurer un déplacement de la platine PTA selon l’axe X. On peut ainsi avoir une précharge plus ou moins importante des deux ressorts non linéaires RNL1, RNL2 sur la masse mobile M.
Il convient de noter que le positionnement du ou de chaque ressort non linéaire RNL1, RNL2 pourrait être différent.
Ainsi, on peut envisager de placer la platine d’ajustement PTA et les ressorts non linéaires RNL1, RNL 2 « en miroir » par rapport à la masse mobile M, en référence à la figure 2. Dans ce cas, la platine d’ajustement PTA se situe entre la première platine fixe PT1 et la masse mobile M et pour chaque ressort non linéaire RNL1, RNL 2, la première extrémité, de faible étendue, reste contre la platine d’actionnement PTA et la deuxième extrémité, de plus grande étendue que la première extrémité, reste contre la masse mobile M. La vis sans fin VSF doit simplement présenter une longueur plus importante pour atteindre la platine d’ajustement PTA et le moteur pas à pas doit tourner dans l’autre sens pour assurer une précharge plus importante ou moins importante.
Ainsi également, on peut envisager le schéma de la figure 2, dans lequel la platine d’ajustement PTA est située entre la masse mobile M et la deuxième platine fixe PT2, mais en inversant le positionnement des ressorts coniques, autrement dit avec une base large des ressorts coniques au contact de la platine d’ajustement et une base moins large au contact de la masse mobile M. Le fait d’augmenter ou diminuer la précharge ne dépendra que du sens de rotation du moteur pas à pas.
Cette même remarque peut être faite lorsque la platine est localisée entre la première platine fixe PT1 et la masse mobile M.
Dans le cadre de l’invention, on peut envisager d’autres conceptions pour obtenir un comportement non linéaire d’un ressort.
Ainsi, il est tout à fait possible d’envisager un ressort torique en élastomère à la place d’un ressort hélicoïdal de forme générale conique.
La figure 3 représente une conception envisageable dans ce cas.
Toutes les références mentionnées sur la figure 3 qui sont identiques à celles de la figure 2 désignent les mêmes composants.
En comparaison au mode de réalisation représenté sur la figure 2, la variante de réalisation représentée sur la figure 3 met en œuvre un platine d’ajustement PTA qui est située entre la première platine fixe PT1 et la masse mobile M. Le ressort à comportement non linéaire RNL est un tore réalisé en élastomère qui est situé entre le platine d’ajustement PTA et la masse mobile M. La vis sans fin VSF reste reliée à la platine d’ajustement PTA.
Dans une variante non représentée, la platine d’ajustement PTA pourrait toutefois être disposée entre la masse mobile M et la deuxième platine fixe PT2, le tore en élastomère RNL restant situé entre la masse mobile M et la platine d’ajustement PTA. Dans ce cas, le moteur pas à pas doit tourner dans le sens contraire pour assurer une précharge plus ou moins importante du tore en élastomère.
De la description qui précède, on comprend donc que l’invention concerne un procédé d’amortissement des vibrations générées par un dispositif D, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- mesurer les vibrations générées par le dispositif D;
-mesurer le déplacement d’une masse mobile M d’un système masse-ressort SMR fixé sur ledit dispositif, le système masse-ressort SMR comportant également au moins un ressort RL à comportement linéaire relié à ladite au moins une masse M mobile;
- commander au moins un premier actionneur PA monté sur le système masse-ressort SMR en fonction des mesures de vibrations générées par le dispositif D;
- commander au moins un second actionneur SA relié à un ressort RNL à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort SMR, en fonction de la commande envoyée au premier actionneur et des mesures de déplacement de la masse mobile.
Avantageusement, la commande SC audit au moins un second actionneur SA est basée sur une mesure de l’écart de phase Dphaseentre un signal représentatif de la première commande PC et un signal représentatif des mesures de déplacement MD.
La figure 4 permet de mettre en évidence l’intérêt de l’invention.
En abscisse, on a représenté le numéro de capteur de vibrations concerné. En ordonnées, on a représenté l’amplitude de vibrations (en microns) mesurée (courbe C1 et courbe C2) sur une carcasse d’un alternateur d’une usine de production d’électricité ou simulée (courbe C3 ; invention) pour le capteur de vibrations concerné.
La courbe C1 représente les mesures obtenues par chaque capteur de vibrations sur la carcasse de l’alternateur (les capteurs de vibrations sont installés à divers endroits de la carcasse), en l’absence de tout système d’amortissement des vibrations.
La courbe C1 sert donc de référence.
La courbe C2 représente les mesures obtenues avec un système d’amortissement des vibrations passif conforme à l’état de la technique.
Vis-à-vis de la référence, on note donc l’intérêt de mettre en œuvre un tel système.
Enfin, la courbe C3 représente des résultats de simulation obtenus avec le système et le procédé selon l’invention tels que décrit précédemment.
On note que l’amortissement des vibrations est bien plus efficace qu’avec le système passif de l’état de la technique. En particulier, au niveau des capteurs 7 à 9, 14 et 15 où on observe des pics importants d’amplitude en l’absence de tout système d’amortissement (courbe C1, référence), et encore élevés avec un système passif de l’état de la technique (courbe C2), ces pics n’existent plus avec la solution proposée dans le cadre de l’invention.
En bref, la solution proposée dans le cadre de l’invention est plus performante.
Ceci s’effectue en outre avec peu de modifications par rapport à un système passif existant.
Il suffit en effet de partir d’un système passif et d’y ajouter quelques composants. Si l’on reprend la figure 2 ou la figure 3, la base passive du système comprend la masse mobile, les quatre ressorts linéaires RL1 à RL4 et les deux platines fixes PT1, PT2.

Claims (8)

  1. Système (S) d’amortissement des vibrations générées par un dispositif (D), ledit système comportant :
    - au moins un capteur de vibrations (CV) destiné à être monté sur le dispositif,
    - au moins une unité (UTC) de traitement et de commande,
    - un système masse-ressort (SMR), destiné à être fixé sur le dispositif, ledit système masse-ressort comportant au moins une masse mobile (M) reliée à au moins un ressort (RL) à comportement linéaire,
    - au moins un capteur (CD) de déplacement de la masse mobile (M),
    - au moins un premier actionneur (PA) monté sur le système masse-ressort (SMR),
    - au moins un ressort (RNL) à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort (SMR), et
    - au moins un second actionneur (SA) relié audit au moins un ressort (RNL) à comportement non linéaire,
    l’unité (UTC) de traitement et de commande étant d’une part configurée pour assurer l’envoi d’une première commande, audit au moins un premier actionneur (PA), en fonction de mesures de vibrations (MV) susceptibles de provenir dudit au moins un capteur de vibrations (CV) et d’autre part configurée pour assurer l’envoi d’une seconde commande, audit au moins un second actionneur (SA), en fonction à la fois de la première commande susceptible d’être envoyée au premier actionneur (PA) et de mesures de déplacement susceptibles de provenir dudit au moins capteur (CD) de déplacement.
  2. Système (S) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un ressort (RNL) à comportement non linéaire est un tore en élastomère.
  3. Système (S) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un ressort (RNL) à comportement non linéaire est un ressort hélicoïdal dont la forme générale est conique.
  4. Système (S) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un premier actionneur (PA) est un actionneur électrodynamique.
  5. Système (S) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un second actionneur (SA) est un moteur pas à pas ou un moteur à courant continu.
  6. Système (S) selon l’une des revendications précédentes, comportant :
    - une première platine fixe (PT1),
    - une deuxième platine fixe (PT2),
    - au moins un premier ressort à comportement linéaire (RL3, RL4) monté entre la première platine fixe (PT1) et la masse mobile (M),
    - au moins un deuxième ressort (RL1, RL2) à comportement linéaire monté entre la deuxième platine fixe (PT2) et la masse mobile (M), parallèlement audit au moins un premier ressort à comportement linéaire (RL3, RL4),
    ledit au moins un ressort non linéaire (RNL) étant monté, parallèlement aux ressorts à comportement linéaire, entre une platine d’ajustement (PTA) et la masse mobile (M), la platine d’ajustement (PTA) étant par ailleurs reliée mécaniquement audit au moins un second actionneur (SA) de sorte que ce dernier puisse assurer un déplacement de la platine d’ajustement selon une direction parallèle aux ressorts linéaire et non linéaire.
  7. Procédé d’amortissement des vibrations générées par un dispositif (D), ledit procédé comportant les étapes suivantes :
    - mesurer les vibrations générées par le dispositif ;
    - mesurer le déplacement d’au moins une masse mobile (M) d’un système masse-ressort (SMR) fixé sur ledit dispositif, le système masse-ressort (SMR) comportant également au moins un ressort (RL) à comportement linéaire relié à ladite au moins une masse mobile (M),
    - commander (PC) au moins un premier actionneur (PA) monté sur le système masse-ressort en fonction des mesures de vibrations (MV) générées par le dispositif (D),
    - commander (SC) au moins un second actionneur (SA) relié à un ressort (RNL) à comportement non linéaire monté sur le système masse-ressort (SMR) en fonction de la commande (PC) envoyée au premier actionneur (PA) et des mesures de déplacement (MD) de la masse mobile.
  8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la commande (SC) audit au moins un second actionneur (SA) est basée sur une mesure de l’écart de phase (Dphase) entre un signal représentatif de la première commande (PC) et un signal représentatif des mesures de déplacement (MD).
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