Modeling and Realization of a Reconfigurable Structure by Shape Memory Actuators : Sensorless Shape Control - CentraleSupélec Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Modeling and Realization of a Reconfigurable Structure by Shape Memory Actuators : Sensorless Shape Control

Modélisation et Réalisation d'une Structure Reconfigurable par Actionneurs à Mémoire de Forme : Contrôle de forme sans Capteur

Résumé

Shape memory alloys (SMA) are smart materials that have the ability to recovertheir initial shape by heating after a deformation that exceeds their elastic zone. The thesis seeks to exploit the shape memory effect of SMAs to achieve the controllable deformation of a mechanical structure in order to obtain a reconfigurable structure.The novelty lies in the fact that the shape memory actuators are not inserted into the surface to be deformed, they are attached. This offers the possibility of making a structure with variable stiffness and benefiting from an additional degree of freedom to control the amplitude of the structure displacement. The developed prototype is composed of a disc. Shape memory actuators are connected between beams attached to the disc. This prototype made it possible to obtain several deformation profiles depending on the activated shape memory actuators.The closed-loop control of the displacement amplitude of the structure has been implemented experimentally. This control was without an external displacement sensor. This sensorless control contributes significantly to the miniaturization of the system by eliminating the need for an external position sensor, its power supply as well as the problems of access to the measurement of displacement in certain applications. The estimation of the structure displacement was carried out using the measurement of the electrical resistivity of the shape memory actuators. A hybrid controller to compensate external disturbances has been validated experimentally. Our research has shown the possibility of designing and realizing adaptive and active structures driven by SMAs reported on the structure to be deformed.
Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont des matériaux intelligents qui ont la capacité de reprendre leur forme initiale par chauffage après une déformation ayant dépassé leur zone élastique. La thèse cherche à exploiter l'effet mémoire de forme des AMF pour réaliser la déformation contrôlable d'une structure mécanique afin d'obtenir une structure reconfigurable.La nouveauté réside dans le fait que les actionneurs AMF ne sont pas insérés dans la surface à déformer, ils sont rapportés. Cela offre la possibilité de réaliser une structure à raideur variable et de bénéficier d'un degré de liberté supplémentaire pour contrôler l'amplitude du déplacement de la structure. Le prototype développé est composé d'un disque. Les actionneurs AMF sont connectés entre des pieds solidaires du disque. Ce prototype a permis d'obtenir plusieurs profils de déformation en fonction des actionneurs AMF activés.Le contrôle en boucle fermée de l'amplitude du déplacement de la structure a été implémenté expérimentalement. Il s'agit d'un contrôle sans capteur de déplacement externe. Ce contrôle sans capteur contribue de manière significative à la miniaturisation du système en éliminant le besoin d'un capteur de position externe, son alimentation électrique ainsi que les problèmes d'accès à la mesure de déplacement dans certaines applications. L'estimation du déplacement de la structure a été réalisé à l'aide de la mesure de la résistivité électrique des actionneurs à mémoire de forme en temps réel. Un contrôleur hybride pour compenser les perturbations externes a été validé expérimentalement. Notre recherche a montré la possibilité de concevoir et de réaliser des structures adaptatives et actives pilotées par des AMF rapportés sur la structure à déformer.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-04561249 , version 1 (26-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04561249 , version 1

Citer

Ali Berhil. Modeling and Realization of a Reconfigurable Structure by Shape Memory Actuators : Sensorless Shape Control. Engineering Sciences [physics]. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04561249⟩
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