Experimental feedback control of separated and open-cavity flows with MEMS technologies
Contrôle en boucle fermée d’un écoulement décollé et de l’écoulement sur une cavité ouverte à l’aide de technologies MEMS
Résumé
This thesis starts with a literature review on aerodynamic closed-loop flow control. Focus is brought onto two canonical applications studied in the present work: control of separated flows and control of open-cavity flows.Considering the control of separated flows, closed-loop control is implemented on a NACA 4412 plain flap model with conventional actuators and sensors technologies respectively solenoid Festo valves and hot films. Two control laws are considered: a data-driven control law, leading to a linear integral controller and a second one being a phenomenological/model-driven approach, leading to a non-linear positive integral control law. These approaches constitute a generic but yet simple approach to design flow separation feedback control laws.Regarding the control of an open-cavity flow, favorable for the use of MEMS actuators, MMMS (Micro Magneto Mechanical Systems) microvalves are integrated as a linear array to perform both open and closed-loop flow control experiments. Closed-loop tests are performed using linear controllers designed thanks to a structured H_infinity synthesis design technique, successfully damping the open-cavity flow oscillations.ewlineFinally, development on both MEMS sensors and actuators technologies are initiated for future closed-loop flow control experiments on more challenging configuration
Dans ce mémoire, une revue sur le contrôle en boucle fermée d'écoulements est proposé. Celle-ci se concentre sur deux configurations typiques d'écoulements: le contrôle des écoulements décollés et le contrôle des écoulements sur cavité ouverte.Concernant le contrôle des écoulements séparés, le contrôle en boucle fermée est mis en place sur un volet plein de type NACA 4412, à l'aide d'actionneurs et de capteurs conventionnels, respectivement des vannes Festo et des films chauds. Deux lois de contrôle sont appliquées: l'une basée données, menant à un contrôleur intégral linéaire et la seconde étant une loi phénoménologique/basée modèle, menant à la synthèse d'un contrôleur non linéaire, intégral positif. Ces lois permettent la mise en place simple et rapide du contrôle d'un écoulement décollé.Le contrôle de l'écoulement sur une cavité ouverte, favorable à l'utilisation d'actionneurs MEMS, est réalisé à l'aide de microvalves MMMS (Micro Magneto Mechanical Systems) intégrées à la paroi amont de la cavité. Des essais de contrôle en boucle ouverte et fermée sont menés. Pour le contrôle en boucle fermée, des contrôleurs linéaires sont conçus par une synthèse structurée H_infini permettant l'amortissement des oscillations de la cavité ouverte.Dans une dernière partie, des développements technologiques sont proposés à la fois sur des capteurs et actionneurs MEMS en vue de futurs essais de contrôle d'écoulements sur des configurations encore plus ambitieuses
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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