Contrôle des oscillations d’un véhicule mobile sur une poutre vibrante

Directeur de thèse :Cheng-Zhong XU.
Co-directeur de thèse : M. Hammouri Hassan
Co-directeur de thèse en entreprise : M. Ahmed Fayez
Domaine et contexte scientifiques : Ce sujet de thèse s’inscrit dans le cadre des activités de l’équipe SNLEP du
LAGEPP et plus précisément du développement de nouvelles méthodes de conception d’algorithmes d’automatique pour le contrôle de procédés robotiques. Etant donné que les systèmes robotiques ont un caractère non-linéaire, leur contrôle nécessite la commande automatique avancée. Le contexte théorique de cette thèse se situe donc dans le cadrede la théorie du contrôle non-linéaire combinant des équations différentielles non-linéaires de dimension finie et des équations aux dérivées partielles (systèmes hybrides). En effet, le problème à traiter consiste à contrôler un objetmobile sur une poutre vibrante, d’où le caractère hybride. Depuis une dizaine d’années nous avons accumulé des expériences dans le domaine du contrôle des systèmes hybrides, et nous souhaitons mettre en application pour ce type de systèmes certaines méthodes de conception que nous avons développées.
Mots‐clefs : système non-linéaire, système à paramètres distribués, observateur, stabilisation.

Objectifs de la thèse : Nous considérons un système mécanique constitué d’un véhicule mobile roulant sur une poutre vibrante. On suppose que le système est suffisamment instrumenté : la vibration de la poutre représentant la
raille est mesurée à travers des capteurs sur la raille et dans le véhicule. Des actionneurs sont implémentés sur le véhicule et sur la raille. L’objectif est de concevoir des lois de contrôle par feedback d’état et feedforward de façon à
minimiser les vibrations subies par le véhicule.

Verrous scientifiques :
Le premier verrou est d’établir un modèle mathématique suffisamment fiable permettant de représenter le phénomène de vibration couplé avec la mobilité du véhicule. On doit consulter la littérature existante pour proposer un modèle
hybride bien posé.
Le deuxième verrou est de construire un observateur permettant de récupérer l’évolution des états en temps réel.
Comme la mesure physique en pratique est de dimension finie étalée dans le temps, il s’agit d’un challenge de pouvoir reconstituer les états, en général de dimension infinie pour une structure souple et vibrante, en utilisant des mesures de dimension finie à notre disposition.
Le troisième verrou est de concevoir des lois de contrôle permettant de supprimer ou d’atténuer les vibrations subies parle véhicule. Il s’agit là de commander un système hybride ayant la non-linéarité.
Le quatrième verrou est de mettre en œuvre un schéma numérique fiable permettant de simuler le système hybride et de tester des lois de commande que nous concevons.
Le cinquième verrou est de construire la maquette dotée de l’instrumentation essentielle une fois que la réalisation mécanique est fournie par notre atelier.
Contributions originales attendues : [à compléter]
Programme de recherche et démarche scientifique proposée :
1) Recherche bibliographique ;
2) Synthèse d’observateurs et de lois de commandes ;
3) Simulations numériques ;
4) Réalisation d’une maquette instrumentée

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