Modélisation des Alliages à Mémoire de Forme Magnétiques pour la conversion d'énergie dans les actionneurs et leur commande.

In the mechatronics field, smart materials use is in continuous evolution because of the coming of new materials always more efficient. Magnetic Shape Memory Alloys (MSMAs) are active materials relatively recently discovered which present strain of 6 to 10 % under a magnetic field action. Because of their fast actuation and high strain, these alloys are good candidates for new actuators design. However, nonlinear behavior and hysteresis have to be taken into account in the design stage and the control development to increase the characteristics of the new systems. In this thesis, we propose a modeling of MSMA based on the thermodynamics of irreversible processes with internal variables. It takes into account the magnetic and mechanical applied fields including temperature effects. Nonlinear dynamic modeling of systems using MSMA is also developed through lagrangian and hamiltonian formalisms. These energetic models help us to propose new actuator structures and new hybrid controllers well suited for the dynamic hysteretic behavior of this kind of actuators. Theoretical results of these studies are validated by prototypes builing and experimental test benches.Dans le domaine de la méctronique, l'utilisation de matériaux actifs est en constante évolution en raison de l'arrivée de nouveaux matériaux toujours plus performants. Les Alliages à Mémoire de Forme Magnétiques (AMFMs) sont des matériaux actifs apparus relativement récemment qui peuvent se déformer de 6 à 10 % sous l'application d'un champ magnétique. Permettant un actionnement rapide avec des déformations importantes, ces alliages sont des bons candidats pour la conception de nouveaux actionneurs. Cependant, ils présentent des caractéristiques non-linéaires avec hystérésis qu'il faut prendre en compte dès la phase de conception et de développement de leur commande afin d'améliorer les performances des nouveaux systèmes. Dans cette thèse, nous proposons une modélisation des AMFMs basée sur la thermodynamique des processus irréversibles à variables internes prenant en compte les effets du champ magnétique, des contraintes mécaniques appliquées ainsi que de la température. Une modélisation dynamique non-linéaire de systèmes mettant en oeuvre des AMFMs est également développée en utilisant les formalismes de Lagrange et Hamilton. Ces modèlisations énergétiques nous permettent de proposer des nouvelles structures d'actionneurs ainsi que des nouvelles lois de commande hybrides bien adaptées au comportement dynamique hystérétique de ce type d'actionneurs. Les résultats théoriques de ces études sont validés par des réalisations de prototypes et des essais expérimentaux