Commandes robustes appliquées au contrôle assisté d'un véhicule à basse vitesse

Robust control applied to driving assistance at low speed

• Auteur / Autrice : Lydie Nouvelière
• Direction : Kouider Nacer M'Sirdi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique appliquée
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Servomécanismes

Kalman, Filtrage de

Lutte contre

Embouteillages (circulation)

Qualité -- Contrôle

Circulation urbaine

Commande, Théorie de la

Commande en mode glissant

Commande non linéaire

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans un contexte d'automatisation à basse vitesse des véhicules. La congestion du trafic péri-urbain représente quotidiennement un véritable fléau pour les conducteurs car les temps de parcours sont fortement augmentés malgré des distances parcourues souvent courtes. L'automatisation à basse vitesse permet alors d'homogénéiser le trafic tout en garantissant un temps de parcours moindre et contribue aussi à la réduction de la tâche du conducteur. Cette étude s'inscrit dans un contexte de sécurité et de confort. L'analyse de la congestion est effectuée en termes d'inter-distance et de vitesse du véhicule. Des mesures sur les autoroutes parisiennes ont été relevées et renseignent sur la façon dont le conducteur gère la distance et le temps inter-véhiculaires en fonction de sa vitesse. Un modèle paramétrique de l'inter-distance est développé, les paramètres étant estimés par filtrage de Kalman. L'intérêt est alors de générer des consignes réalistes pour la commande de véhicule. A partir du modèle de véhicule (modèles d'analyse et synthèse de lois de commande pour une approche pluridisciplinaire automatique et transport), des commandes robustes non-linéaires sont synthétisées (Modes glissants d'ordre 1 et 2, Contrôle optimal) et adaptées au véhicule. Des simulations permettent de déterminer les résultats obtenus avec de tels systèmes, pour un contrôle autonome ou coopératif, en individuel ou en file. L'utilisation d'une technique de séquencement de gain associée à une commande Hinfini par loop-shape permet le contrôle latéral du véhicule à des vitesses différentes, en changement de voie et suivi de voie. Finalement, un véhicule équipé pour une conduite partagée entre conducteur et automate permet de tester plusieurs scénarii de contrôle longitudinal à basse vitesse. Ils ont été validés en temps réel au cours du congrès IEEE Intelligent Vehicle IV2002 (suivi à basse vitesse, stop and go, arrêt sur obstacles,. . . ).

This work deals with low speed automated vehicles. The peri-urban traffic congestion daily represents a real problem for the drivers because the travel time is strongly increased in spite of often short covered distances. Low speed automation then allows to homogenize the traffic while guaranteeing a shorter travel time and also contributes to the reduction of the driver's task. Safety and comfort are thus two main criteria. Congestion analysis is carried out in terms of inter-distance and speed of the vehicle. Measurements on the Parisian motorways were collected and inform about the way the driver manages the inter-vehicular distance and time according to the speed. A parametric model of the inter-distance is developed, the parameters being estimated by a Kalman filtering procedure. The interest is then to generate realistic desired inputs for vehicle control. From vehicle model (models for analysis and synthesis of control laws for a multi-field approach : automatic and transport), robust non-linear control laws are synthesized (1 and 2-order sliding mode control, optimal control) and are adapted to the road vehicle. Simulations permit to determinate the results obtained with such systems, for an autonomous or co-operative control, for individual control or platooning. The use of a technique of gain scheduling associated with a loop-shaping procedure based Hinfini method allows lateral control of vehicle at different speeds, in lane change or lane keeping aneuvers. Finally, an equipped vehicle for a shared control between driver and automat permits to test several scénarii of longitudinal control at low speed. They were validated in real time during the IEEE Intelligent Vehicle IV2002 congress (low speed car-following, stop and go, stop on obstacles. . . ).