Estimation embarquée des efforts verticaux et latéraux d'un véhicule pour le diagnostic du comportement sur route

par Moustapha Doumiati

Thèse de doctorat en Technologies de l'information et des systèmes

Sous la direction de Ali Charara et de Alessandro Corrêa Victorino.

Soutenue en 2009

à Compiègne .


  • Résumé

    Les principales préoccupations de la sécurité de conduite sont la compréhension et la prévention des situations critiques. Un examen attentif du nombre d’accidents révèle que la perte du contrôle de véhicule est l’une des causes principales des accidents routiers. L’amélioration de la stabilisation du véhicule est possible lorsque ses paramètres dynamiques sont connus. La vitesse longitudinale, les accélérations, la vitesse du lacet et les angles de braquage d’un véhicule, sont des variables facilement mesurables à l'aide des capteurs à faible coût, effectivement installés sur une grande gamme de véhicules récents. Par contre, d’autres paramètres fondamentaux pour l’amélioration de la sécurité et la maniabilité du véhicule, comme les efforts de contact pneumatiques/chaussée et l’angle de dérive, ne sont mesurables qu’avec des capteurs très onéreux. Ces capteurs, comme les moyeux dynamométriques pour les mesures des efforts et le Correvit pour la mesure de la dérive, sont peu susceptibles d’apparaître, dans les années à venir, sur les véhicules ordinaires pour des raisons, à la fois, économiques et techniques. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de développer des observateurs d’états permettant d’estimer des variables liées à l’adhérence du contact roue/chaussée. Plus précisément, différentes méthodes d’observation sont proposées afin de reconstruire les efforts par pneu, ainsi que l’angle de dérive d’un véhicule. Ces algorithmes d’estimations sont conçus pour être fonctionnels en cas de situation critique, notamment lors de fortes sollicitations latérales. Outre une description des techniques d’observation mises en œuvre, ce travail présente d’importantes phases de validation, notamment par des données issues d’un véhicule expérimental. Une contribution majeure de ce travail a abouti à la conception d’un module temps-réel embarqué qui a pu être évalué pendant le mouvement du véhicule.

  • Titre traduit

    Embedded estimation of vehicle's vertical and lateral tire forces for behavior diagnosis on the road


  • Résumé

    Vehicle dynamics and stability have been of considerable interest to automotive engineers, automobile manufacturers, government, public safety groups, and general public for a number of years. The obvious dilemma is that people naturally desire to drive faster and faster on the roads and highways, yet they expect their vehicles to be ”infinitely” stable and safe during all normal and emergency maneuvers. For the most part, people pay little attention to the limited handling potential of their vehicles until some unusual behavior is observed that often results in fatality. Preventing these accidents requires to know what determines vehicle dynamics during motion. Over the past few decades, vehicle control systems have been developed to enhance vehicle handling and passengers safety. These systems seek to prevent unintended vehicle behavior through active vehicle control, assisting drivers in maintaining control of their vehicles. Unfortunately, these systems are limited by the lack of knowledge of the vehicle’s state and operating conditions. While some vehicle’s states such as yaw rate, wheel speeds, longitudinal and lateral accelerations are currently available from existing ESP system, other fundamental parameters are unmeasurable for both technical and economical reasons. For example, although the vehicle is governed by the forces generated between the tires and the road, knowledge of individual tire/road forces is largely unavailable for current safety systems. Besides, the vehicle’s sideslip angle, which relates its lateral velocity to its longitudinal velocity, is an important stability factor that is also missed for vehicle control systems. If onboard systems had accurate knowledge of body sideslip angle and individual tire forces in each direction (vertical, lateral and longitudinal), control systems could offer stability with the most information maximizing the vehicle’s handling capability in a given maneuver. In this thesis, the reconstruction of indivual tire forces in the vertical and lateral directions, and the evaluation of the vehicle body sideslip angle are covered. This dissertation presents several model-based estimation methods which involve information from currently potential-integrable sensors. First, the lateral load transfer is estimated using a roll model, then vertical forces on each tire are evaluated. Additionally, lateral forces in individual tire and vehicle body sideslip angle are estimated, taking into account the effects of load transfer on the lateral dynamics of the vehicle. The overall approach and the theoretical results are confirmed by implementation on an experimental vehicle while driven on real conditions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (254 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 118 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009 DOU 1823
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