Conception et commande optimale d’une architecture hybride hydraulique de reach stacker
Auteur / Autrice : | Thomas Schaep |
Direction : | Eric Bideaux, Wilfrid Favre |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Automatique |
Date : | Soutenance le 18/11/2016 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....) |
Laboratoire : AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications (Rhône) - Ampère | |
Equipe de recherche : Ampère, Département Energie Electrique | |
Jury : | Président / Présidente : Christine Prelle |
Examinateurs / Examinatrices : Eric Bideaux, Wilfrid Favre, Christine Prelle, Jean-Charles Mare, Xavier Roboam, Geneviève Dauphin-Tanguy, Roger Fotsu n'Gwompo, Eric Noppe | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Charles Mare, Xavier Roboam |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L'accroissement permanent du commerce intercontinental et la mondialisation s'accompagnent d'une augmentation de la productivité des ports et des terminaux à conteneurs. Le besoin de compétitivité des exploitants auquel s'additionnent les législations environnementales, poussent les fabricants d'engins de manutention de conteneurs à développer de nouvelles solutions afin de produire des machines plus respectueuses de l'environnement à un coût de possession acceptable. Pour ce faire, l'hybridation des sources d'énergie et l'utilisation de chaînes d'actionnement plus efficaces d'un point de vue énergétique sont les solutions envisagées. En conséquence, les cahiers des charges sont de plus en plus complexes, et les spécifications qu'ils stipulent sont de nature hétérogène. Ce travail de thèse s'intéresse à deux aspects majeurs en lien avec ces problématiques. Il s'articule donc d'une part autour d'un développement méthodologique concernant le dimensionnement de systèmes suractionnés par couplage de problèmes d'inversion et d'optimisation, et d'autre part, autour d'un développement applicatif visant la conception, la commande et la validation expérimentale d'une chaîne d'actionnement hybride d'un engin portuaire. Premièrement, nous proposons une procédure de construction d'un modèle s'appuyant sur le langage bond graph permettant de prendre en compte des spécifications exprimées en termes de critère à minimiser et de fonctions du temps désirées en sortie du système. Ce problème prend alors la forme d'un problème couplé d'inversion-optimisation. Du modèle bond graph obtenu, il est possible de déterminer directement les conditions nécessaires d'optimalité, et donc le système d'équations algébrodifférentielles associé. Nous nous intéressons ensuite à l'extension de la procédure de représentation d'un problème d'optimisation seul, dans le cas où des non linéarités apparaissent au niveau des phénomènes de dissipation d'énergie. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle architecture pour un engin de manutention de conteneurs afin d'améliorer son efficacité énergétique. Cette solution de récupération d'énergie à la descente du conteneur est basée sur un transformateur hydraulique. L'énergie est stockée dans un accumulateur hydropneumatique, puis, elle est restituée grâce à un moteur hydraulique complémentaire couplé au moteur diesel. Un redimensionnement de la chaîne d'actionnement hydraulique ainsi qu'une stratégie de commande plus adaptée sont également proposées. Ces modifications offrent la possibilité de réaliser une récupération d'énergie à la décélération du véhicule sans ajout de composant majeur. L'architecture globale obtenue associée à une stratégie de commande adéquate génèrent une réduction de la consommation de carburant de 16% à 18%. Finalement, une validation expérimentale du système de récupération d'énergie potentielle est effectuée et les performances dynamiques et énergétiques sont analysées avec la commande proposée.