Contrôle de l'Energie dans des Systèmes Complexes

Depuis plusieurs années, le laboratoire SYMME et le Laboratoire d'Annecy le Vieux de Physique des Particules (LAPP) mènent conjointement des recherches sur la technologie des accélérateurs CLIC (Compact LInear Collider), accélérateurs de nouvelle génération pour les expériences de physique des particules. Au point d'interaction des particules, la taille des faisceaux circulant dans les deux bras (longueur ~16km) de l'accélérateur ne doit pas dépasser quelques nanomètres dans la direction verticale pour assurer la collision des particules. Il faut donc garantir l'alignement sub-nanométrique des faisceaux en prenant en compte les nano déplacements du sol induits par les mouvements de la terre et par le bruit dû aux activités humaines. L'équipe LAViSta (Laboratoires d'Annecy le Vieux travaillant sur la Stabilisation) regroupant des chercheurs du laboratoire SYMME et du LAPP développe les méthodes de mesure, l'instrumentation et les méthodes de pilotage des actionneurs pour assurer une stabilisation subnanométrique des faisceaux de particules en effectuant un rejet actif des perturbations des éléments de focalisation de l'accélérateur distribués tout au long du trajet du faisceau. Deux dispositifs ont été mis au point : un dispositif de micropositionnement, avec une résolution inférieure au µm, pour lequel des perturbations peuvent être simulées et un prototype de nanostabilisation active pour charges importantes (>50kg@300 Hz), avec une résolution inférieure à 0,15 nm validée expérimentalement. Nous avons traité les questions liées à la conception électromécanique, à l'instrumentation et à la mise en œuvre des prototypes ainsi que les questions liées à la modélisation de leur comportement et au contrôle avec notamment les aspects de non linéarité des actionneurs.
Nous avons obtenu une augmentation de la bande passante de fonctionnement pour du micro-positionnement à l'aide d'actionneurs piézoélectriques grâce à la compensation d'hystérésis : rejet de perturbation issue du support jusqu'à 100 Hz et positionnement jusqu'à 190 Hz. Nous avons démontré la faisabilité du contrôle subnanométrique à l'aide de capteurs sismiques : l'isolation active réalisée présente une atténuation des nano-mouvements du sol dans une bande passante comprise entre 12 et 100 Hz ; expérimentalement, cela conduit à une réduction des mouvements du sol de 0,6 nm [rms] à 0,2 nm [rms] à 50 Hz et de 3,7 nm [rms] à 0,9 nm [rms] à 20 Hz.

 

 

Contact : Bernard Caron

 

Thèses

Mesure de déplacements sub-nanométrique pour le positionnement mécanique
Peter Novotny
En cours (2014-2017)
Directeur : Bernard Caron

Stabilisation et positionnement actifs précis de modules mécaniques
Ronan Le Breton
2009-2013
Directeurs/encadrants : Adrien Badel, Bernard Caron

Correcteur automatique d'assiette pour engins de manutention
Mamadou Diouf
2007-2010
Directeur : Jacques Lottin

Partenariats/Collaborations

CERN

CETIM-CTDEC

Axe de recherche concerné

Matériaux et Systèmes pour l'Energie

Laboratoire SYMME
Maison de la mécatronique - 7, chemin de bellevue
74940 Annecy-Le-Vieux
Tél. + 33 450 096 560
Fax. +33 450 096 543
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