Grands domaines d'application

Résumé : Les domaines d'application du projet sont divers, nous citons ici ceux qui ont donné ou donnent lieu à des applications avec partenaire industriel et données réelles à traiter. Ce sont: la mécanique des vibrations, la reconnaissance de la parole, le contrôle d'accès dans les communications mobiles, le diagnostic dans les réseaux de télécommunications, et les problèmes d'indexation en multimedia, l'énergie, la géophysique, le traitement d'antenne, l'électronique embarquée pour l'industrie automobile, et la robotique sous-marine. L'augmentation de l'effort dans le domaine des télécommunications est un choix du projet. Nous avons choisi de détailler notre action en mécanique des vibrations, qui constitue clairement notre investissement cumulé majeur.

Analyse de structures vibrantes en ambiance de travail, cf. modules ,

Mots-clés : vibrations, mécanique, analyse modale, méthodes de sous-espace

Analyse modale: identification des modes de vibration, consistant en 1/ les fréquences de vibration et amortissements associés, et 2/ la partie observée des vecteurs propres associés.

Méthodes de sous-espace: cf. module .

Résumé : Dans une série d'études entreprises depuis 1980, le projet SIGMA2 a développé une technologie originale offrant les services suivants, pour une structure en ambiance de travail:

analyse modale,

corrélation mesures/modèle,

détection et diagnostic de fatigues.

Le fait, pour ces méthodes, d'opérer en ambiance de travail, impose les contraintes suivantes:

l'excitation est naturelle, résultant des conditions mêmes de fonctionnement de la structure, elle est souvent non stationnaire,

l'excitation n'est pas mesurée.

Ces études sont réactivées depuis 1996 dans le cadre du projet Eureka SINOPSYS qui vise, pour ce qui nous concerne, à opérer un transfert industriel de nos méthodes d'identification et de surveillance de systèmes soumis à vibrations en opération. Les participants principaux du projet SINOPSYS sont, pour les aspects qui nous concernent de plus près: la société de technologie LMS (Leuven Measurements Systems, Leuven, Belgique, leader mondial dans le domaine des logiciels de traitement de mesures de vibration; LMS est maître d'oeuvre du projet), la société SOPEMEA (laboratoire d'essais, Villacoublay, France), l'Inria, l'Université Catholique de Leuven, et l'Ecole Centrale de Paris. De plus, un contrat avec le CNES porte sur l'application des méthodes développées dans SINOPSYS aux données des vols d'essai d'Ariane 5. Les projets SIGMA2 et META2 de l'Inria sont conjointement engagés dans SINOPSYS.

Jusqu'à la publication de travaux récents dans la communauté de la mécanique des vibrations, l'analyse ``output only'' de mesures de vibrations était un sujet non abordé. Quelques publications dans le congrès IMAC, grand congrès mondial du domaine regroupant à la fois universitaires et industriels, font mention de ce sujet dans le cadre de l'identification. Nous avions, pour notre part, apporté une réponse dès 1985 pour l'identification[BF85], puis traité la détection et le diagnostic des fatigues (et au passage la corrélation entre mesures et modèle) en 1990[BBGD $^{+}$ 93]. Les algorithmes correspondants étaient du type ``Variable Instrumentale'' (IV method) pour l'identification de la structure propre d'un système linéaire multivariable. Le transfert de ces techniques à la communauté de la mécanique des vibrations était demeuré confidentiel.

Les contacts repris en 1994 avec la société LMS , ainsi que l'apparition des algorithmes dits de ``sous-espace'', popularisés par l'Université Catholique de Louvain (KU Leuven, B. de Moor) ont permis de progresser. D'une part, nos techniques ont intéressé LMS, ce qui a abouti au lancement du projet Eureka-SINOPSYS.

D'autre part, les méthodes dites de sous-espace, cf. module , satisfont au cahier des charges de l'analyse des structures en ambiance de travail, tel qu'énoncé plus haut. Ce résultat avait été montré au sein du projet par Benveniste & Fuchs en 1985, puis par Moustakides & al. en 1988 pour ce qui concerne le cas particulier de la méthode des Variables Instrumentales. Nous avons étendu ce résultat à l'ensemble des méthodes de sous-espace en 1997 [58].

Le démarrage du projet SINOPSYS s'étant focalisé sur l'analyse modale et l'identification des modes de vibration, nous avons revu et amélioré nos méthodes, en particulier pour ce qui concerne les procédures interactives de sélection et de validation de modes. Nous avons développé une première version d'un module de validation de modèle, permettant une validation croisée du résultat d'une identification sur un jeu de données de validation. L'ensemble de ces fonctionnalités sera intégré dans l'outil CADA_X de LMS.

Dans la seconde moitié de 1997, nous nous sommes engagés, dans le cadre d'un contrat CNES-Inria, avec le projet META2, dans le traitement des données du vol 501 de Ariane 5. Parallèlement, LMS traite ces mêmes données dans le cadre d'un contrat avec l'ESA. Cette application nous pose un problème nouveau en ce qui concerne l'identification modale: la non-stationnarité de la structure (et non plus seulement de l'excitation) résultant de la combustion rapide du carburant, qui modifie masses, raideurs et amortissements. Les résultats décrits au 6.2 seront utilisés pour l'optimisation du compromis biais/variance que l'on a à effectuer dans le cas d'identification non-stationnaire.

Notes:

...LMS: Leuven Measurement Systems International, Leuven, Belgique; LMS est leader mondial dans le domaine des logiciels et outils de CAO de traitement des mesures de vibration, avec une position très dominante dans l'automobile.

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