Observation et commande tolérantes aux fautes de la dynamique latérale d'un véhicule

Observation and fault tolerant control of lateral dynamics of a vehicle

• Auteur / Autrice : Ibrahim Alaridh
• Direction : Abdelouahab Aitouche, Ali Zemouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 29/11/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liapounov, Stabilité de

Inégalités matricielles linéaires

Observateurs d'états (mathématiques)

Tolérance aux fautes (ingénierie)

Commande automatique

Véhicules électriques

Mots clés libres

Systèmes linéaires à paramètres variants (LPV)

Véhicules – Dynamique latérale

Sensors of vehicle

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la commande tolérante aux fautes active d’actionneurs et de capteurs de véhicules. Dans une première étape, les commandes tolérantes aux fautes passive et active sont présentées ainsi que les principales défaillances qui peuvent survenir sur un système. La deuxième technique est basée sur un module de surveillance et un module de reconfiguration que nous avons appliqué à un véhicule électrique. Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes ont été élaborées: a- La première étape consiste à modéliser le véhicule. Le modèle du véhicule sera un modèle non linéaire. Le modèle de véhicule sera de type Linéaire à Paramètres Variant (LPV). b- La deuxième étape consiste à développer un observateur à entrés inconnues basée sur le modèle LPV précédent pour estimer entre autre la vitesse latérale du véhicule, l'angle de lacet, etc… en présence de perturbations ou non et de défaillances. Ainsi un module de détection et de localisation de défauts basée sur les résultats précédents est mis en œuvre. c- La troisième étape s'intéresse au contrôle latéral qui consiste à diriger automatiquement le véhicule à suivre la trajectoire de référence. Compte tenu des non linéarités du modèle, des incertitudes et des perturbations rencontrées dans les applications automobiles, nous avons mis en place une commande robuste capable de rejeter les perturbations causées par le vent, la variation de l'adhérence de la route, etc… Des commandes de type retour d'état LQR, une commande par la théorie de stabilité par Lyapunov ainsi qu'une commande H-Infini ont été installées. d- La dernière étape consiste à mettre en œuvre un module de reconfiguration et de l'appliquer à un véhicule.

This thesis deals in the area of an active fault tolerant control of actuators and sensors of vehicle. In the first step, the passive and active fault tolerant control and also the main faults occurring in the system are presented. The second technique is based on a module of surveillance and a module of reconfiguration which has been applied an electrical vehicle. To achieve this objective, many steps have been elaborated:a- The first one deals with the modeling of the vehicle. The model of the vehicle is based on nonlinear model. The model chooser is Linear Parameter Varying (LPV)b- The second step is dedicated to the development of an unknown input observer (UIO) based on the previous LPV model in order to estimate particularly the lateral velocity of the vehicle, yaw angle, etc... in the presence or not of disturbances. Then, a module of detection and isolation of faults has been built based on the previous results.c- The third step is most focused on lateral control of the vehicle which follows the desired trajectory. Due to the nonlinearities of the vehicle's model, the uncertainties and the disturbances encountered in the automotive systems, we have developed a robust control able to reject the disturbances caused by the wind, the variation of road adherence, etc... Controls based on state feedback LQR, control by Lyapunov stability and H-infinity control have been developed.d- In the last step, we have developed a reconfiguration module and it has been applied to a vehicle.