Réalisation et commande robuste d'un système de rééducation physique

par Sami Mohammad

Thèse de doctorat en Automatique. Automatique, génie informatique

Sous la direction de Thierry-Marie Guerra.


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une thèse CIFRE - Convention Industrielle de Formation - supervisée par la laboratoire LAMIH UMR CNRS 8201 Laboratoire et financé par l'entreprise SRDEP (Société de Ressources et de Développement pour les Entreprises et les Particuliers) et l'ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie).Il s'agit d'une thèse applicative dans le domaine de la commande robuste numérique des systèmes biomécaniques. L'objectif est de concevoir et de réaliser un appareil de ré-entraînement à l'effort physique pour contrôler les paramètres physiologiques de l'homme avec plusieurs finalités : diagnostic, l'optimisation des prescriptions et sécurisation de l'exercice.Le travail réalisé de divise en deux parties :1 - L'étude scientifique : Dans cette partie, un modèle non linéaire de fréquence cardiaque est proposé ainsi qu'une méthodologie d'identification. A partir des résultats obtenus dans l'étape précédente, est développé un algorithme de commande robuste. Ce dernier est validé à partir de plusieurs tests réalisés en temps réel sur l'homme à l'aide d'un prototype.2 - Réalisation et industrialisation : Cela comprend la conception de l'appareil, le dimensionnement des différentes parties, la conception du système embarqué temps réel, la fabrication des cartes électroniques, l'implantation des algorithmes de commandes ainsi que la gestion des relations avec les partenaires et les sous-traitants.Il s'agit donc clairement d'un projet multidisciplinaire incluant de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique, de l'automatique mais aussi le design, des relations clients-fournisseurs, des démarches de contacts avec des clients potentiels et de nombreux essais et mises au point. Dans cette thèse, seuls les aspects scientifiques seront discutés, en particulier ceux centrés autour des techniques de l'automatique : Modélisation, identification, commande et diagnostic même si l'ensemble des activités non liées à ces aspects ont pris un certain temps.


  • Résumé

    This work of PhD Thesis is realized in the framework of "CIFRE" scholarship supervised by LAMIH UMR CNRS 8201 laboratory and financed by SRDEP (Société de Ressources et de Développement pour les Entreprises et les Particuliers) Company and the ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie) organization. It falls in the domain of numerical identification and robust control of biomedical systems. The aim is to design and to realize a prototype of physical training apparatus based on an electrically controlled brake to regulate some physiological parameters (namely heart rate) by means of exercise intensity. This might be used for diagnostic, optimization of exercise prescriptions and in making exercise more secure for patients.The work can be divided into two parts:1 - Scientific study : in this part, a nonlinear model is proposed for the heart rate/exercise intensity system as well as an identification process. Then, a robust control strategy is established and tested in real time on several subjects using thedeveloped prototype.2 - Realization of embedded system : This includes the design of electromechanical system; the real time embedded system, electronic cards as well as the implementation of control algorithms.It is clearly a multidisciplinary project including mechanics, electronics, informatics, control systems, physiology of human exercise besides project management, relations with partners, and direction of team work. In this thesis only scientific aspects will be discussed and especially those relevant to system identification and control, despite the fact that a relatively big percentage of time had to be devoted to the other aspects.


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