Conception de lois de commande structurées (hiérarchisées, décentralisées) pour les chaînes de traction pilotées

Design of structured control laws (hierarchical, decentralized) applied to powertrains

• Auteur / Autrice : Mohamed Bilel Ben Slimen
• Direction : Philippe Chevrel, Mohamed Yagoubi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique appliquée
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande prédictive

Mots clés libres

Contrôle moteur

Commande hiérarchisée

Commande avec anticipation

Groupe motopropulseur

Motorisation diesel et essence

Architecture de commande

Commande avec prédiction pour les systèmes à retard sur l'entrée

Résumé

A conventional Engine Control Unit (ECU) consists of two levels, called powertrain and engine levels. Historically, the design of this device is based on an organic approach. Thus, developments concerning gasoline and diesel control are today decoupled. Based on a functional approach, the aim of this thesis is to propose a generic architecture and a cross level consistency that could be used with diesel, gasoline or hybrid structures, this reduces costs and design time. Achieving this aim, we propose a new ECU hierarchical architecture consistent with control schemes and based on optimal and predictive/preview control. Moreover, we consider a simplified torque and cruise control problems to illustrate the feasibility and the relevance of the proposition.

Un contrôle moteur conventionnel se compose de deux niveaux de commande dénommés strates « groupe motopropulseur » et « moteur ». Historiquement, la conception de ce dispositif s’est organisée autour d’une logique organique, focalisée sur la composition matérielle de la chaîne de production de couple. Ceci explique que les moyens de développement soient, aujourd’hui encore, découplés et spécifiques à chaque type de motorisation, diesel ou essence. L’heure est désormais à la recherche d’une approche davantage fonctionnelle, et de chaînes de de��veloppement aussi génériques et mutualisées (en diesel, essence, voire hybride) que possibles, dans l’objectif de réduire les temps et coûts de développement. En effet, le besoin fonctionnel de la strate GMP est indépendant de l’architecture moteur, et, vue du GMP, la strate moteur n’est autre qu’un générateur de couple aux amplitudes et dynamiques diverses. Cette structuration ouvre la possibilité de traiter les spécificités Essence et Diesel au travers d’une gestion appropriée des dynamiques, dans le sens GMP vers moteur, et de la prise en compte de fonctions de contrainte transversales dans le sens moteur vers GMP. Dans ce contexte et à cette fin, cette thèse inventorie et explore différentes possibilités offertes par la théorie de la commande : commande hiérarchisée, commande optimale, commande prédictive, commande avec anticipation. In fine, la thèse met à disposition du projet une architecture de commande (articulation commande prédite / commande anticipée à l’interface des deux strates), et des outils pour son développement. Elle donne également quelques éléments permettant de jauger son intérêt et faisabilité de mise en oeuvre.