Modélisation et commande d’un système multiaxes sous contraintes spatiales et contrôle de charge

par Jassem Mansouri

Thèse de doctorat en Sciences & Technologie Indutrielle

Sous la direction de Frédéric Kratz.

Soutenue le 27-11-2018

à Bourges, INSA Centre Val de Loire , dans le cadre de École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire) .

Le jury était composé de Frédéric Kratz, Didier Dumur, Mustapha Ouladsine, Véronique Perdereau, Stéphane Begot, Manuel Avila-Gomez, Valérie Louis-Dorr.

mots clés

• Controle-Commande
• Confort
• Sécurité

Résumé

La conception d’une nouvelle stratégie de contrôle-commande d’un siège d’avion doit répondre aux attentes de plus en plus exigeantes des passagers. Il faut considérer le confort et la sécurité sur un siège comme des éléments incontournables.La présente thèse en collaboration avec PGA Electronic s’inscrit dans le cadre de l’innovation technologique de système de contrôle-commande d’un siège d’avion. Elle vise à assurer des mouvements souples du siège confortables et acceptables même par une personne fragile (enfant, femme enceinte, handicapé …). Elle vise aussi à faire du siège d’avion un système intelligent capable de contrôler ses mouvements dans un environnement spatialement contraint sans utilisation de capteurs supplémentaires.Afin d'atteindre ces objectifs, une recherche approfondie sur les critères de confort d’un passager nous a permis de créer un cahier des charges à respecter par les constructeurs de sièges. Nous avons identifié quelques paramètres qui peuvent être intégrés dans le processus de contrôle-commande du siège. Pour la sécurité du passager, deux méthodes de modélisation volumique du système « homme-siège » ont été proposées dans le but de contrôler le volume occupé par le système. La complexité de modélisation des organes déformables du corps humain nous a amenés à une modélisation volumique d’une enveloppe de sécurité virtuelle par des formes géométriques qui doivent intégrer à la fois le passager et son siège.Nous avons proposé une nouvelle stratégie de contrôle-commande en mettant l’humain au centre du modèle. Notre solution consiste à ajouter des modules algorithmiques supplémentaires au système de commande. Cette approche est réalisée principalement par des modules préprogrammés implémentés sur le ou les calculateurs du système à commander. L’intégration des modules supplémentaires a été réalisée dans un modèle simulé sous MATLAB. Ils assurent le contrôle du volume occupé par le système « homme-siège » pour éviter toute collision avec les obstacles de l’environnement et générèrent des mouvements souples et confortables pour le passager.

mots clés

• Control-Command
• Comfort
• Safety

Résumé

The design of a new control strategy for an aircraft seat must meet the increasingly demand of passengers. Subsequently, it seems necessary to consider the comfort and the safety on a seat as inevitable elements.The present work of thesis in collaboration with PGA Electronic belongs to the field of the technological innovation of the control-command system of an aircraft seat. It aims at ensuring flexible movements of comfortable and adequate seat even in for a frail person (small child, pregnant woman, disabled person...). In addition, its goal is to make the aircraft seat an intelligent system able to control its movements in a spatially constrained environment with no use of supplementary sensors. In order to attain these objectives, a deep research on passenger comfort criteria has enabled to create a set of specifications that must be executed and respected by the seat manufacturers. Therefore, we have identified a few parameters that can be included into the seat control-command process. To ensure the passenger safety, two methods of modeling the "man-seat" system have been proposed so as to control the size occupied by the system. To ensure the passenger safety, two volume modeling methods of the "passenger-seat" system have been proposed so as to control the size occupied by the system. The complexity of modeling the human body deformable organs has led us to a volume modeling of a virtual security envelope made by geometric shapes that must include both the passenger and its seat.We have proposed a new control-command strategy making the human at the center of the model. Our solution is to add supplementary (further) algorithmic modules to the control system. This approach is realized chiefly by pre-programmed modules installed in the seat calculator of the system to be controlled. The integration of these modules was done in a simulated model using MATLAB. They control the size occupied by the "passenger-seat" system in order to avoid any clash with the environmental obstacles and provide comfortable movements for the passenger.