Control of Electromechanical Systems, Application to Electric Power Steering Systems
Directeur de thèse : Damien KOENIG
Co-directeur de thèse : Olivier SENAME
École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (EEATS)
Spécialité : Automatique et productique
Structure de rattachement : Autre
Établissement d'origine : INPG - ESISAR
Financement(s) : CIFRE
Date d'entrée en thèse : 01/11/2014
Date de soutenance : 08/11/2017
Composition du jury :
M. Michel BASSET, Professeur, Université de Haute Alsace, Président
M. Mohammed CHADLI, Maître de conférence, Université de Picardie Jules Verne, Rapporteur
M. Saïd MAMMAR, Professeur, Université d''Evry Val-d''Essonne, Rapporteur
M. Pascal MOULAIRE, Ingénieur, JTEKT Europe, Examinateur
M. Damien KOENIG, Maître de conférence, Grenoble INP, Directeur de thèse
M. Olivier SENAME, Professeur, Grenoble INP, Co-Directeur de thèse
Résumé : De nos jours, la plupart des véhicules sont équipés de Directions Assistées Electriques (DAE). Ce type de systèmes d'aide à la conduite permet de réduire les efforts que le conducteur doit fournir pour tourner les roues. Ainsi, grâce à un moteur électrique, la DAE applique un couple additionnel en accord avec le comportement du conducteur et la dynamique du véhicule. Il est donc nécessaire de développer une commande en couple basée en particulier sur le signal provenant d'un capteur mesurant le couple agissant au niveau de la barre de torsion (correspondant à une image du couple conducteur). Ce composant est donc essentiel au fonctionnement de la DAE.
Or, une défaillance de ce capteur entraîne le plus souvent une coupure de l'assistance, pouvant mener à un risque d'accidents. Au regard de la sécurité fonctionnelle, un développement d'un mode de sécurité est recommandé, par de plus en plus de constructeurs automobiles. D'autre part, le marché des équipementiers automobiles reste un secteur très concurrentiel où une baisse des coûts de production est un challenge constamment recherché afin de gagner de nouvelles parts de marchés. Cet aspect de réduction du nombre de capteurs et d'analyse de la dynamique du véhicule s'inscrit donc dans le prolongement de la stratégie de sécurité. Cette thèse, menée au sein de JTEKT Europe, aborde ces divers enjeux.
Après une présentation des différents systèmes de directions assistés électriques, des modèles sont présentés pour être utilisés lors de la conception de lois de commande et d'estimateurs. Ensuite deux méthodes d'estimation du couple conducteur sujet aux perturbations de la route et aux bruits de mesures sont proposées : la première est un observateur proportionnel intégral (PI) à synthèse mixte $H_infty/H_2$, et la seconde une approche par filtrage $H_infty$. Puis plusieurs stratégies de commande sont proposées suivant deux cas de figures distincts, soit en utilisant un observateur PI qui estime les états du système et le couple conducteur (LQR, commande LPV par retour d'état), soit en faisant abstraction d'estimateur de couple conducteur (commande $H_infty$ par retour de sortie dynamique). Ce dernier aspect présente l'avantage de nécessiter moins de mesures que le précédent. Ces approches ont été validées en simulation et mises oeuvre sur un véhicule prototype où des résultats prometteurs ont été obtenus.
