Contrôle de trajectoire en virage, vers l'ESC perceptif : à travers une approche affine par morceaux

Trajectory control in curves, towards the perceptive-ESC : through a piecewise affine approach

• Auteur / Autrice : André Benine-Neto
• Direction : Said Mammar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 15/11/2011
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Carlos Canudas-de-Wit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andreas Eidehall, Brigitte d' Andréa-Novel, Nicoleta Minoiu Enache, Dimitri Paucelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Didier Dumur, Dominique Meizel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation dynamique

Inégalités matricielles

Automobiles -- Systèmes d'aide à la conduite

Mots clés libres

Systèmes affines par morceaux

Piecewise affine systems

Résumé

Les avancées dans les technologies ont permis le développement de systèmes d’aide à la conduite (ADAS) pour prévenir les accidents routiers causés par les erreurs de conduite au manque d’attention de conducteurs. Plusieurs types sont déjà disponibles sur le marché, comme l’ABS et l’ESC (ou ESP), utilisant uniquement des capteurs proprioceptifs. Les capteurs extéroceptifs sont présents dans les ADAS plus récents, comme LKAS (maintien dans la voie) et LDWS. Cependant, l‘ESC agit dans la dynamique du véhicule en situations d¹urgence alors que les systèmes d’alerte de sortie de voie sont conçus pour les situations de faible sollicitation latérale. Cette thèse traite le développement d’un ADAS, nommé ESC-perceptif, qui intègre les informations des capteurs extéroceptifs (camera vidéo) avec le contrôle de la vitesse de lacet afin d’éviter les sorties de voie, y compris pour des conditions de fortes sollicitations latérales. La prise en compte de la saturation de forces de contact pneumatiques-chaussée est essentielle pour la conception de ce système. La non-linéairité des efforts pneumatiques est traité par l'approche des systèmes affines par morceaux (PWA). Cela permet de mener l'analyse et la synthèse de contrôleurs en combinant les fonctions de Lyapunov avec la résolution de problèmes d’optimisations sous contraintes d¹inégalités matricielles linéaires et bilinéaires. Au long de la thèse, plusieurs contrôleurs PWA pour le développement de ADAS sont présentés. L’ESC-perceptif, basé uniquement sur les capteurs disponibles sur les véhicules commercialisés est validé expérimentalement sur véhicule prototype.

Advances in the technology of sensors and actuators have enabled the development of driver assistance systems (ADAS) to prevent road accidents due to drivers mistakes or inattention. Several types are already deployed in the commercialised vehicles, such as, ABS and ESC by means of proprioceptive sensors. Exteroceptive sensors can be seen in systems such as, LKAS (Lane Keeping Assistance Systems) and LDWS (Lane Departure Warning Systems). While the ESC deals with the vehicle dynamics in emergency situations, the systems to avoid lane departure are currently designed to work in conditions of weak lateral solicitation. This thesis deals with the development of a ADAS, named perceptive-ESC, which integrates the information from the exteroceptive sensors (provided by a video camera) with the yaw rate control in order to avoid unintended lane departure even in situation of strong lateral solicitation or degraded road adhesion. Considering the saturation of the lateral tyre forces is essential for the conception of the perceptive-ESC, therefore the nonlinear behaviour of the lateral tyre forces is taken into account by the use of Piecewise Affine (PWA) Systems which analysis and control synthesis are based on quadratic Lyapunov functions casted as optimisation problems with linear and bilinear matrix inequalities constraints. Throughout the thesis, several PWA controllers for driver assistance systems are presented in which the complexity is gradually increased from simply enhancing the vehicle handling to the perceptive-ESC based only on sensors available in the currently commercialised passenger cars, which has been validated by practical experiments on a prototype vehicle.