Active noise and vibration control of aircraft cabins, modeled as cylindrical shells with floor partitions, is presented in this thesis. This model is closer to the real sound field inside aircraft cabins than is a plain cylindrical shell. The research aims at increasing the general knowledge on active noise and vibration control of irregular enclosures, as well as of the particular configuration of aircraft cabins.

As the first step towards a successful control strategy, the structural acoustic coupling characteristics of the investigated structures are analyzed. To deal with the problem of irregular enclosures, a new analysis method called "Radiation Efficiency Analysis of Structural Modes (REASM)" is proposed. Then, the REASM approach is applied in the present analysis. A wave number spectrum analysis of structural modes is also conducted. On one hand, it demonstrates the effectiveness of the REASM approach by comparing the analysis results. On the other hand, it can also be used to estimate the radiation ability of a structural mode approximately before a full coupling analysis is applied.

The control performance of a noise control system is theoretically bounded by its physical control system;​ i.e., the configuration of the actuators and sensors. Hence, the optimal design of physical control systems is quite important. This becomes even more critical when structural actuators and sensors are used in the noise control of enclosures. With the advantage of easy installation and high cost effectiveness over conventional acoustic transducers, PZT actuators and PVDF error sensors are employed in the design. Genetic Algorithms are introduced in the placement optimization of the PZT actuators. Due to the irregularity of the structure, the design methods for PVDF sensors reported in the literature are no longer very effective. To tackle this problem, a novel design method called the "GA-based method" is proposed. An optimal design and simulation system is developed. Numerical results demonstrate the great effectiveness of the GA-based method and the developed design system.

Finally, optimally designed and randomly configured active control systems consisting of PZT actuators and PVDF error sensors, respectively, are implemented. A series of experiments are conducted in the laboratory. Experimental results confirm the observations made by numerical simulation and show the great performance improvement by optimal design.

In summary, the present research has demonstrated the encouraging potential of using structural PZT actuators and PVDF error sensors instead of loudspeakers and microphones in noise control. The proposed REASM analysis method and GA-based design approach for PVDF error sensors provide powerful and effective tools in the analysis and design of active noise and vibration control for various structures, especially for irregular ones which are common in industry.

Le contrôle actif de bruit et des vibrations dans une carlingue d'avion est étudié dans cette thèse. La cavité entourée par la carlingue d'avion est modélisée par une coque cylindrique avec un plancher. Ce modèle est plus proche du vrai champ sonore à l'intérieur des carlingues d'avion qu'une coque cylindrique nue. La recherche vise à enrichir la connaissance générale sur le contrôle actif du bruit et des vibrations des cavités irrégulières ainsi que sur la structure particulière des carlingues d'avion.

Comme la première étape vers un contrôle réussi, les caractéristiques acoustiques structurales d'accouplement de la structure sont analysées. Une nouvelle méthode d'analyse appelée Analyse d'Efficacité du Rayonnement des Modes Structuraux (REASM), propice aux cavités irrégulières, est proposée et puis appliquée dans la partie d'analyse. Parallèlement, l'analyse du spectre de nombre d'onde des modes structuraux est également effectuée. D'une part, elle démontre l'efficacité de l'approche de REASM en comparant les résultats d'analyse. D'autre part, elle pourrait également être employée pour estimer approximativement les capacités de rayonnement d'un mode structural avant qu'une analyse complète d'accouplement soit appliquée.

La performance de contrôle est théoriquement limitée par les systèmes physiques concernés, c.-à-d., la configuration des actionneurs et des senseurs. Par conséquent, la conception optimale des systèmes de commande physiques est très importante. Ceci devient même plus critique pour le problème de cavité. Avec sa facilité au niveau d'installation et de la rentabilité élevée par rapport aux capteurs acoustiques conventionnels, des actionneurs en PZT et des senseurs en PVDF sont utilisés dans la conception. Des algorithmes génétiques sont utilisés dans l'optimisation du placement des actionneurs PZT. En raison de l'irrégularité de la structure, les méthodes de conception sur les senseurs PVDF rapportées dans la littérature ne sont plus efficaces. Pour aborder ce problème, une nouvelle méthode basée sur l'approche génétique est proposée. Un système de simulation optimale est ensuite développé. Les résultats numériques démontrent la grande efficacité de la méthode et du système de conception développé.

En dernier lieu, des systèmes avec des senseurs conçus de façon optimale et choisis aléatoirement sont respectivement implantés. Des tests expérimentaux sont effectués au laboratoire. Les résultats expérimentaux sont validés :​ Les observations issues des simulations numériques démontrent une importante amélioration apportée par la conception optimale.

En résumé, cette recherche a démontré le potentiel encourageant d'utiliser les actionneurs PZT et des senseurs PVDF sur la structure au lieu des haut-parleurs et des microphones dans le problème du contrôle du bruit. La méthode d'analyse proposée REASM et l'approche de conception basée sur l'approche génétique fournissent les outils puissants et efficaces dans l'analyse et la conception du contrôle actif du bruit et des vibrations de diverses structures, particulièrement pour les systèmes irréguliers qui sont communes dans l'industrie.