Control of electromechanical systems, application on electric power steering systems

par Kazusa Yamamoto

Thèse de doctorat en Automatique - productique

Sous la direction de Damien Koenig et de Olivier Sename.

Le président du jury était Michel Basset.

Le jury était composé de Pascal Moulaire.

Les rapporteurs étaient Said Mammar, Mohammed Chadli.

  • Titre traduit

    Contrôle commande des systèmes électromécaniques, application aux systèmes de directions assistées électriques


  • Résumé

    De nos jours, la plupart des véhicules sont équipés d'une Direction AssistéeElectrique (DAE) qui permet de réduire les efforts que le conducteur doit fournir pour tournerle volant. Ainsi, grâce à un moteur électrique, la DAE applique un couple additionnel enaccord avec le comportement du conducteur et la dynamique du véhicule. Une commande encouple est majoritairement développé, celle-ci est basée sur le signal provenant d'un capteurmesurant le couple au niveau de la barre de torsion (une image du couple appliqué par le conducteur).Or, une défaillance de ce capteur, essentiel au fonctionnement de la DAE, entraînele plus souvent une coupure de l'assistance, pouvant mener à un risque d'accidents. Au regardde la sécurité fonctionnelle, un développement d'un mode backup de sécurité est recommandé.Par ailleurs, la baisse des coûts de production de DAE est un challenge constamment recherché dans le secteur très concurrentiel des équipementiers. Cet aspect est abordé comme unprolongement, au travers d'une stratégie qui n'utilisera plus la mesure du capteur de couple.Dans ce cadre, des méthodes d'estimation du couple conducteur sont proposées, ainsi que laconception de commande répondant aux objectifs spécifiques à la DAE. Ces divers approchesont été validées en simulation et mises en oeuvre sur un véhicule prototype où des résultatsprometteurs ont été obtenus.


  • Résumé

    Nowadays, most vehicles are equipped with Electric Power Steering (EPS)system, which helps the driver to turn the wheels. Indeed, EPS provides through an electricmotor, an additional torque according to the driver's behaviour and the vehicle's dynamics toreduce the amount of effort required by the driver. Therefore, a torque control is commonlydeveloped, based on the torque sensor signal which measures in practice the torsion bar torque(an image of the applied driver torque). However, a failure of this sensor, essential to thefunctioning of EPS, usually leads to shut-off the assistance. Regarding functional safety, abackup mode is often required by car manufacturers. Besides, reducing EPS production costsremains a major challenge in the competitive OEM sector. This issue is considered as anextension, since the strategy does not use the torque sensor signal anymore. In this framework,some methods to estimate the driver torque are proposed, as well as the design of EPS controlsubject to specifc objectives. These different approaches have been validated in simulationand also implemented on a prototype vehicle, where promising results are obtained.


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