Vers la modélisation d'une classe de système de systèmes : application à un système de transport intelligent

Towards Bond Graph modeling of a class of system of systems : application to an intelligent transportation system

• Auteur / Autrice : Pushpendra Kumar
• Direction : Rochdi Merzouki, Belkacem Ould Bouamama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et Informatique Industrielle
• Date : Soutenance le 03/12/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Dynamique

Circulation

Graphes de lien

Systèmes de transport intelligent

Mots clés libres

Système de systèmes

Résumé

Les systèmes à grande échelle intégrées qui travaillent ensemble pour une mission commune sont connus sous le nom de Systèmes de Systèmes (SdS). Ce travail propose une méthode de modélisation pour une classe de SdS, à savoir, les systèmes mécatronique, en utilisant l’approche de Bond graph. Cette approche est appliquée à un Système de Transport Intelligent par la modélisation de la dynamique du trafic de véhicules autonomes intelligent; où les communications de véhicule à véhicule et de véhicule à infrastructure sont considérées. Un tel ensemble de véhicules autonomes décrit l'organisation d'un SdS. La dynamique du trafic est modélisée sur trois niveaux d'abstraction, à savoir: sous-microscopique, microscopique, et macroscopique. Par la suite, les trois niveaux sont combinés pour développer un modèle multi-niveaux de la dynamique du trafic en utilisant la même approche du Bond graph. Le modèle est simulé dans des scénarios normaux et défectueux. Ensuite, le modèle est validé sur un simulateur en temps réel de la dynamique du véhicule. En plus, des expériences réelles sur véhicules autonomes intelligent sont effectuées pour valider le modèle. Enfin, le modèle est utilisé pour développer une stratégie de supervision du SdS de trafic basé sur l'analyse comportementale et structurelle du modèle bond graph.

Large-scale integrated systems working collectively for a common mission are known as Systems of Systems (SoS). In the present work, we propose a modeling method for a class of SoS, namely mechatronic systems, based on the Bond graph modeling approach. The proposed approach is applied to an Intelligent Transportation System (ITS) by modeling the traffic dynamic of Intelligent Autonomous Vehicles (IAVs); where Vehicle to Vehicle (V2V) and Vehicle to Infrastructure (V2I) communications are considered. Such set of autonomous vehicles describe the organization of a SoS. The traffic dynamic is modeled at three abstraction levels namely: submicroscopic, microscopic, and macroscopic levels. Subsequently, the three levels are combined to develop a multilevel model of the traffic dynamic using the same Bond graph approach. The model is simulated for normal and faulty scenarios. Then, the model is validated on a real-time simulator of vehicle dynamics. In addition, real experiments on IAVs are performed to validate the model. Finally, the model is used to develop a supervision strategy for the traffic SoS based on the behavioral and structural analysis of the Bond graph model.