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Identification des paramètres modaux de systèmes mécaniques non stationnaires : application à un robot flexible de meulage

Li, Wenchao (2016). Identification des paramètres modaux de systèmes mécaniques non stationnaires : application à un robot flexible de meulage. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette thèse fait partie d’un projet de recherche lancé par l’ÉTS et Hydro-Québec sur la dynamique d’un robot portable flexible nommé SCOMPI permettant de réparer les turbines hydrauliques sur le site d’opération. L’objectif principal de ce projet de recherche est d’améliorer la qualité du procédé de meulage robotisé de SCOMPI, qui est influencée surtout par le broutage et les vibrations pendant le procédé. Pour y remédier, l’IREQ a mené des recherches sur le phénomène du broutage et la modélisation du procédé. Leurs recherches montrent que le phénomène du broutage est dépendant entre autres, des paramètres modaux du robot. Du coup, identifier les paramètres modaux du robot est primordial pour l’avancement de leur recherche.

Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte principalement sur l’identification des paramètres modaux d’un robot flexible en opération, en se basant sur l’analyse modale opérationnelle de systèmes non stationnaires.

Deux méthodes d’identification sont étudiées dans cette thèse : le modèle AFS-VTAR (Adaptable Functional Series Vector Time-dependent Autoregressive) et le modèle SSIDATA à court terme (Data-Driven Stochastic Subspace Identification). Ce sont actuellement les principales méthodes d’identification appliquées aux systèmes mécaniques non stationnaires. L’inconvénient majeur de ces méthodes est que les résultats identifiés comprennent à la fois les paramètres modaux recherchés et d’autres parasites. En fait, le nombre de méthodes pour discerner les paramètres modaux de ceux parasites reste encore limité. L’originalité de cette thèse réside dans le développement de deux nouveaux indices pour les méthodes AFS-VTAR et SSI-DATA afin de discerner le vrai du faux.

L’efficacité des indices proposés a été validée à travers des signaux de simulations numériques et des données expérimentales issues de mesures sur un robot flexible en opération. Des recommandations pour des recherches futures sont proposées à la fin.

Titre traduit

Identification of modal parameters of non-stationary mechanical systems : application on a flexible grinding robot

Résumé traduit

This thesis is part of a research project launched by ETS and Hydro-Québec on the dynamics of a flexible mobile robot named SCOMPI which is used for repairing the hydraulic turbines on site. The main objective of this research project is to improve the quality of the robotic grinding process of SCOMPI, which is influenced mainly by the chatter and vibration during the process. To avoid such a problem, IREQ has conducted researches on the phenomenon of chatter and modeling of the process. Their research shows that the phenomenon of chatter depends on the modal parameters of the robot. So identifying the modal parameters of the robot is essential for their research.

The study presented in this thesis focuses on identification of modal parameters of a flexible robot in operation based on operational modal analysis of non-stationary systems.

Two identification methods are adopted in the thesis: AFS-VTAR model (Adaptable Functional Series Vector Time-dependent Autoregressive) and Short-Time SSI-DATA (Data-Driven Stochastic Subspace Identification). They actually represent the principal identification methods for time-varying system. One disadvantage of them is that the identified results contain both the expected modal parameters and computational ones. In fact, the number of methods to differentiate the modal parameters from the computational ones is still limited. The originality of this thesis is the development of two new indexes for AFS-VTAR and SSI-DATA for differentiating the real ones from the false ones.

The effectiveness of the proposed indexes was validated through numerical simulations signals and experimental data from measurements on the flexible robot in operation. Recommendations for future research are proposed at the end.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 183-191.
Mots-clés libres: Meulage Automatisation. Robots industriels Vibrations. Robots industriels Simulation par ordinateur. Analyse modale (Ingénierie) Turbines hydrauliques Entretien et réparations. broutage, flexible, modal, non, paramètre, robot, SCOMPI, stationnaire, meulage robot, analyse modale opérationnelle, modèle autorégressif, fonction de base, SSI, SSI-DATA
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Thomas, Marc
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Liu, Zhaoheng
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 02 mars 2017 20:23
Dernière modification: 02 mars 2017 20:23
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1823

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