Caractérisation, identification et optimisation des systèmes mécaniques complexes par mise en oeuvre de simulateurs hybrides matériels/logiciels

La conception de systemes complexes, et plus particulierement de micro-systemes complexes embarques, posent des problemes tels que l'integration des composants, la consommation d'energie, la fiabilite, les delais de mise sur marche, ...La conception mecatronique apparait comme etant particulierement adaptee a ces systemes car elle integre intimement simulations, experimentations, interactions entre sous-systemes et cycles de reconception a tous les niveaux. Le produit obtenu est plus optimise, plus performant et les delais de mise sur le marche sont reduits.Cette these a permis de trouver des methodes de caracterisation, d'identification de parametres ainsi que d'optimisation de systemes mecatroniques actifs par la constitution de modeles numeriques, de bancs d'experiences numeriques, physiques et hybrides. Le cadre est bien precis : c'est celui d'un actionneur piezoelectrique amplifie, de sa commande ainsi que de la constitution generale de la boucle fermee d'un systeme mecatronique l'integrant, les conclusions etant generalisables.Au cours de cette these, ont ete introduits, avec succes, differents concepts :– Le « Signal Libre ». Un nouveau signal de commande des actionneurs piezoelectriques, base sur les splines, maximise la vitesse de deplacement de l'actionneur et minimise sa consommation energetique.– Deux ameliorations de l'algorithme d'optimisation par essais de particules. La premiere introduit un arret de l'algorithme par la mesure du rayon de l'essaim ; le rayon limite est defini par la limite de mesurabilite des parametres a optimiser ("Radius") ; la seconde ajoute la possibilite pour l'essaim de se transferer a une meilleure position tout en gardant sa geometrie. Ceci permet d' accelerer la convergence ("BSG-Starcraft")– L'optimisation experimentale. Le modele numerique etant tres incertain, il est remplace directement par le systeme reel dans le processus d'optimisation. Les resultats sont de qualite superieure a ceux obtenus a partir de la simulation numerique.