Thèse soutenue

Modélisation et simulation dynamique d'un véhicule urbain innovant en utilisant le formalisme de la robotique
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Auteur / Autrice : Salim Maakaroun
Direction : Philippe Chevrel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique, productique
Date : Soutenance le 02/12/2011
Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes) (1958-2017) - Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes / IRCCyN
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Chevrel, Brigitte d' Andréa-Novel, Wisama Khalil, Maxime Gautier, Pierre-Olivier Vandanjon, Thomas Arvieu
Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Basset, Kouider Nacer M'Sirdi

Résumé

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La modélisation et la simulation numérique sont des outils fondamentaux pour la conception et le développement de nouveaux véhicules. Les travaux de cette thèse portent sur la modélisation et la simulation d’un véhicule innovant, étroit et inclinable, en appliquant une description systématique et générique du véhicule considéré comme un robot dont la base est mobile et les roues sont les organes terminaux. Le système d’inclinaison motorisé entraîne une cinématique complexe et comporte des chaines fermées. Le but du travail est de construire un modèle physique précis, au contraire des modèles simplifiés de type bicyclette ou quart de véhicule utilisés habituellement pour l’étude de la commande des véhicules. L’approche procède à la description de l’architecture mécanique du véhicule, le considérant comme un système multi-corps poly-articulés, s’appuyant sur le formalisme de la robotique et précisément sur la représentation géométrique de Denavit-Hartenberg modifié. Cette approche permet de calculer automatiquement les expressions symboliques des modèles géométriques, cinématiques et dynamiques des structures simples et arborescentes. Les modèles qui en résultent comportent un nombre minimum d’opérations par la mise à profit du calcul symbolique itératif et des techniques de simplification de modèles propres à la robotique. Ces techniques sont implémentées dans le logiciel de calcul symbolique SYMORO+. Le modèle dynamique est calculé d’une manière récursive à l’aide de l’algorithme de Newton-Euler. La simulation dynamique utilise un simulateur édité sous Matlab/Simulink qui intègre le modèle dynamique direct calculé automatiquement à partir du modèle inverse. Des simulations réalisées sur des modèles de complexité croissante, pour des scénarios de freinage ou d’accélération, en ligne droite ou en virage, valident la méthodologie de modélisation mécanique proposée.