Active control methods of musical instruments. Cases of the xylophone bar and the violin.
Méthodes de contrôle actif d'instruments de musique. Cas de la lame de xylophone et du violon.
Résumé
In Musical Acoustics, modal control is commonly used to modify the vibration characteristics of musical instruments.
The number of transducers used to control the structures of such systems is typically reduced. In addition, their mechanical properties and their localization are optimized, so that they do not disturb the vibration of the instrument nor the musician playing.
In this thesis, we suggest a control method adapted to these constraints. It allows modifying the characteristics of the resonance peaks in the frequency response of the plant. This is achieved using a single sensor and the calculation of the actuator signal is based on the measurement it
provides.
We apply the suggested method to a xylophone bar of which the mechanical properties are suitable for active control, and to a good quality violin made in a traditional way. For both instruments, we succeed to modify the frequency and the maximum gain of their resonances.
Through the experiments carried out in the thesis, we use the modal control method in order to allocate the desired characteristics to the radiated sound of the musical instruments.
Furthermore this method is suitable to study the relationship between the frequency responses
and the mechanical properties of the instruments.
En acoustique musicale, la technique du contrôle actif est utilisée pour modifier les caractéristiques de vibration des instruments de musique.
Pour de tels systèmes, le nombre de transducteurs utilisés est souvent réduit. De plus, leurs propriétés mécaniques et leurs positions sont optimisées de façon à ne pas perturber la vibration de l’instrument, ni le jeu du musicien.
Nous proposons dans cette thèse une méthode de commande adaptée à ces contraintes. Elle permet de changer les caractéristiques des pics de résonance de la réponse fréquentielle du système. Pour cela, elle nécessite un seul capteur et calcule le signal des actionneurs uniquement à partir de la mesure qu’il fournit.
La méthode proposée est appliquée à une lame de xylophone dont les propriétés mécaniques sont adaptées au contrôle actif, puis à un violon de bonne qualité fabriqué par un luthier. Dans les deux cas, elle parvient à modifier la fréquence et le gain maximal de leurs résonances.
À travers ces expérimentations, la méthode de commande modale apparaît comme une technique capable d’attribuer les caractéristiques souhaitées au son rayonné par les instruments de musique. D’autre part, elle constitue un outil adapté pour étudier la relation entre leurs réponses
fréquentielles et leurs propriétés mécaniques.
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