Atténuation active de vibrations sur des panneaux solaires de satellites

RÉSUMÉ La commande des structures flexibles est un domaine d’étude primordial dans le domaine aérospatial. L’envergure et la flexibilité des structures conçues pour évoluer dans ce milieu augmentent constamment, et les caractéristiques des satellites suivent la même évolution pour répondre à la multiplication des types de missions qu’ils ont à accomplir. De plus, dans l’espace, le mouvement de satellites est très peu amorti par le milieu. Tous ces éléments rendent l’étude et le choix des méthodes de contrôle des vibrations primordial pour les satellites, qui sont souvent composés d’un bus central contenant la charge utile, relié à plusieurs panneaux solaires lui fournissant de l’électricité. L’atténuation des vibrations des panneaux solaires des satellites peut être réalisée efficacement par le contrôle actif des panneaux, effectué par des actionneurs distribués sur toute leur envergure, ou bien centralisés sur le bus. L’objectif du projet consiste à concevoir les outils de simulation qui permettront de modéliser, concevoir et valider des méthodes de commande des vibrations des panneaux solaires de satellites. Nous cherchons également à ajouter du réalisme par l’introduction de modèles d’actionneurs à nos simulations. Pour remplir cet objectif, nous avons sélectionné dans la littérature trois modèles permettant de représenter les panneaux solaires de satellites. Les modèles choisis comprennent une représentation à un panneau sans bus, et deux représentations à deux panneaux avec un bus possédant des degrés de liberté différents. Le comportement vibratoire des panneaux, représentés par des poutres, est mis en équation grâce à la théorie Euler-Bernoulli, qui est un modèle décrit par une équation biharmonique aux dérivées partielles. Ce type de modèle plus complexe à étudier mathématiquement permet de considérer tous les modes de vibration sans effectuer de troncature. Les outils de simulation que nous utilisons sont basés sur un Toolbox dédié, et sur une combinaison de fonctions Matlab et de modèles Simulink permettant l’intégration de tous les éléments des simulations, tels que les capteurs, les actionneurs, les correcteurs, et les dynamiques des panneaux solaires et du bus. Nous étudions ensuite les stratégies de commande, en nous intéressant d’abord au premier modèle à un panneau. Nous reprenons ainsi les démarches montrant que le problème est bien posé et stable en boucle fermée via une analyse de Lyapunov. Par la suite, nous effectuons la simulation de ce système, confirmant la validité de la démarche de simulation et introduisant les modèles d’actionneurs, afin d’étudier leur impact sur la réponse du modèle. Finalement, nous utilisons les modèles les plus complets à deux panneaux en introduisant tous les éléments développés dans notre étude, en plus d’un amortissement de type Kelvin-Voigt.