Contribution à la modélisation et la commande robuste du confort thermique au sein d'un habitacle automobile

• Auteur / Autrice : Atallah Benalia
• Direction : Jean-Pierre Barbot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Climatisation

Commande non linéaire

Mots clés libres

Mode glissant

Robustesse

Résumé

L'étude que nous présentons ici, se situe dans le cadre d'un projet lancé au sein de Valeo et qui porte sur la modélisation et la commande du confort thermique des passagers d'un habitacle automobile. Les problèmes auxquels nous nous intéressons sont décrits comme suit: -La modélisation: pour la conception des commandes avancées robustes assurants le suivi des trajectoires, il nous faut des modèles simples pour aboutir à des commandes implémentables et assez précis pour avoir une bonne estimation du confort thermique. La commande: à partir des modèles développés dans la première partie, concevoir des commandes garantissant le suivi des trajectoires et suffisamment robustes par rapport aux variations paramétriques. La première partie de cette thèse porte sur la modélisation du confort thermique des passagers dans l'habitacle automobile. Pour aboutir à cette estimation à partir des grandeurs mesurées, nous avons associer, à ce modèle, un modèle aéraulique et thermique de l'appareil de climatisation ainsi qu'un modèle thermique (dynamique) de l'habitacle automobile. La deuxième partie est à la fois une contribution à la commande des systèmes non linéaires soumis à des saturations des entrées et une application de l'automatique moderne pour la commande robuste du confort thermique des passagers. Dans un premier temps, nous avons développé une nouvelle méthode permettant de générer et de suivre les trajectoires des systèmes non linéaires dont les entrées sont limitées. L'idée de base est de reparametrer le temps de plannification pour répondre aux contraintes de la commande. Nous avons montré dans ce cadre que la génération de trajectoires des systèmes non linéaires sous contraintes sur les entrées est transformée en la résolution d'un système linéaire contraint. Dans un deuxième temps, nous avons développé trois types de commandes du confort thermique des passagers: la commande linéarisante entrée-état, la commande Backstepping et la commande par mode glissant. Nous avons constaté que la commande linéarisante entrée-état ne présente pas des propriétés de robustesse par rapport aux variations paramétriques. Les deux autres type de commande présentent de très bonnes propriétés de robustesses. Néanmoins, la commande à mode glissant présente l'avantage d'être plus simple et donc plus adapté pour l'implémentation en temps réel.

The study which we present, here, is within the framework of a project launched within Valeo and which Concern the modelling and the control of the thermal comfort of the passengers of a car cockpit. The problems in witch we are interested are described folows : -The modelling: for the conception of advanced controls asssuring the task of tracking the trajectory, we need, on the one hand, simple models to have a simple control and, on the other hand, good models to have a good estimation of the thermal control. -The control: from the models developed in the first part, we develop controls who insure the trajectory tracking in the présence of parametric errors. The first part of this thesis concerns the modelization of the thermal comfort inside the car cockpit. To achieve the comfort estimation only from the measurements, we have associated to the comfort model an aerothermic models of the HVAC and a dynamic thermal model of the car cockpit. The second part is at the same time a contribution to the control of nonlinear systems subject to inputs saturation and an application of modern controls to achieve a robust trajectory tracking of the thermal comfort. At first, we developed a new method to generate and track trajectories of nonlinear systems subject to inputs constraints. The basic idea is to change the time parametrization. We show, in this case, that the generation of the trajectory is equivalent to solving a linear systems subject to input constraints. In a second time, we developed three kinds of controls in order to achieve the comfort trajectory tracking : input to state linearization, backstepping and sliding mode. We observes in this study that the input to state linearization method is not robust to parameter variations. The two other type of control presented very good robustness properties. However, the sliding mode has the advantage to be more simple and more adapted for real time implementation.