Approche LPV pour observateur et commande robuste et tolérante aux fautes : application aux systèmes de suspension automobile semi-active

LPV observer and Fault‐tolerant control of vehicle dynamics : application to an automotive semi-active suspension system

• Auteur / Autrice : Thanh-Phong Pham
• Direction : Olivier Sename, Luc Dugard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et productique
• Date : Soutenance le 19/05/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
• Jury : Président / Présidente : Didier Theilliol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Gáspár, Thierry-Marie Guerra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stabilité

Systèmes linéaires à paramètres variants

Automobiles -- Ressorts et suspension

Mots clés libres

Suspension semi-Active

Observateur NLPV

Commande LPV

Nonlinéarité de type Lipschitz

Stabilité quadratique

Stabilité robuste

Semi-Active suspension system

NLPV observer

LPV control

Lipschitz nonlinearity

Quadratic stability

Robust stability

Résumé

De nos jours, les suspensions semi-actives ont reçu beaucoup de considération de l’industrie et du monde universitaire en raison de leurs avantages par rapport aux suspensions actives et passives en réduisant les effets des perturbations routières sur les passagers à bord (confort) et en maintenant le contact pneu/chaussée (sécurité). Les études de cette thèse se concentrent sur la modélisation, l’observation et la commande d’un système de suspension automobile équipé d’amortisseurs Electro-Réologiques semi-actifs,. Le travail est divisé en trois parties principales. La première partie présente l’étude de modélisation et l’identification de deux modèles non linéaires simplifiés pour les amortisseurs ER. Dans la deuxième partie, trois observateurs sont proposés (dans le cadre de l’approche Hinfini pour les systèmes à Paramètres Variants) afin d’estimer la force d’amortissement de l’amortisseur ER, ceci étant crucial pour le diagnostic et la commande de la dynamique véhicule. La dernière partie est dédiée au contrôle tolérant aux fautes du système de suspension semi-active en utilisant l’approche LPV. Les méthodes proposées sont mises en œuvre sur le banc d’essai INOVE de GIPSA-lab (véhicule réel à l’échelle 1/5) pour l’évaluation des performances en temps réel. La simulation et les résultats expérimentaux démontrent l’efficacité des approches proposées.

Nowadays, the semi-active suspensions have received a lot of consideration from industry and academia due to their advantages compared to active and passive suspensions in reducing the effects of the road disturbances on the on-board passengers (comfort) and in maintaining tire-road contact (safety). The research studies of this thesis focus on the modeling, observer and control design of the semi-active automotive suspension system equipped with Electro-Rheological dampers. The research work is divided into three main parts. The first part presents the modeling study and identification of two nonlinear control-oriented models for ER dampers. In the second part, three observers (in the Hinfinity context for Parameter Varying systems) are proposed to estimate the damping force of ER damper in the suspension system, which is of great importance for vehicle dynamic diagnosis and control. The final part is dedicated to the fault-tolerant control of the semi-active suspension system using the LPV approach. The proposed methods are implemented on the INOVE testbench of GIPSA-lab (1/5-scaled real vehicle) for real-time performance assessment. Both simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed approaches.