[PDF] Modélisation et simulation dynamique dun véhicule urbain innovant

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LLh, kyRR1JLyyR9X i2H@yyee9k3j

Salim Maakaroun

ECOLE DOCTORALE : Sciences et Technologies de

l"Information et de Mathématiques (ED"STIM)

THESE N°

2012EMNA0014

Thèse présentée en vue de l"obtention du grade de

Docteur de l"Ecole des Mines

Sous le label de l"Université Nantes Angers Le Mans

Discipline Automatique, Productique

Soutenue le 02 Décembre 2011

Modélisation et simulation dynamique d"un véhicule urbain innovant en utilisant le formalisme de la robotique

DIRECTEUR DE THESE :

Chevrel Philippe, Professeur, Ecole des Mines de Nantes

CO DIRECTEUR DE THESE :

Khalil Wisama, Professeur, Ecole Centrale de Nantes Gautier Maxime, Professeur, Université de Nantes

RAPPORTEURS DE THESE :

Basset Michel, Professeur, ESSAIM Mulhouse

M"SIRDI Nacer, Professeur Polytech, Marseille

PRESIDENT DU JURY :

D"Andrea Novel Brigitte, Professeur, Ecole des Mines de Paris

MEMBRES DU JURY :

Vandanjon Pierre-Olivier, Chargé de recherche, IFSTTAR

Arvieu Thomas, Responsable R&D, Lumeneo

REMERCIEMENTS

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1Ž1-ŠŸ˜''1' - ''·1Ž1ž'·1Š - oe1-˜ - 1™Š'OE˜ž'oeï1Ž1leur

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•automatavoir - 'ŸŽŠž1ŽOE' - 'šžŽ1šžŠž1 niveau personnel.

Ž1oe˜ž'Š'Ž1'Ž-Ž'OE'Ž'1'''Ž111ŠŸ˜''1ŠOEOEŽ™Ž'1Ž1™'·oe'Ž'1-˜ - 1"ž'¢ï1

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ž'1•ŠOEOE˜-™•'oeoeŽ-Ž - 1Ž1OEŽ1 travail.

Sommaire

Liste des tableaux

Liste des figures

Notations

Introduction générale

Chapitre 1 Véhicule du futur et son environnement

1. Véhicules étroits

2. Description du véhicule et de son environnement

2.1. La caisse ou châssis

2.2. Les trains

2.3. ................................

2.4. Les suspensions

2.5. Direction, angle de braquage, pince, voie et empattement

2.6. Carrossage et angle de chasse

2.7.

2.7.1. Transfert de charge et force normale

2.7.2. Le frotte

2.7.3. Glissement entre le pneumatique et la chaussée

2.7.4. e de type exponentiel

2.7.5. Modèle de Pacejka

2.7.6. Moment de renversement

2.7.7. Moment de résistance au roulement

2.8. Forces aérodynamiques

3. Simulateur

3.1. Drive (Sate

3.2. TruckSim, CarSim & BikeSim

3.3. Carmaker

3.4. ASM Vehicle Dynamics Simulation Package

3.5. Ve

3.6. VDL (Dymola)

3.7. Civitec

3.8. RaceSim (DATAS)

3.9 SCANeR

4. Discussion et Conclusion

Chapitre 2 Modélisation robotique

1. Système multi

2. Système à base fixe

2.1. Système mécanique à structure arborescente

2.2. Système mécanique à structure fermée

2.3. Modèle géométrique direct (MGD) des structures arborescentes

2.4. Modèle géométrique direct (MGD) des structures fermées

2.5. Modèle cinématique des robots à structure arborescentes et fermées

2.6. Modèle dynamique

2.6.1. Le formalisme de Lagrange

2.6.2. Paramètres inertiels

2.6.3.

2.7. ture arborescente

2.8.

2.9. Modèle dynamique direct (MDD) des struct

3. Structure à base mobile

3.1. Repère route

3.2. Matrice de transformation entre la base et le repère galiléen

3.3. Représentation de la base

3.3.1. Méthode 1

3.3.2. Méthode 2

3.4. Modèle dynamique

3.5. Modèle mixte de variables Euler

3.6. Calcul des Matrices A et H à partir de Newton

3. Récapitulatif de la méthodologie

4. Application

4.1. Modélisation

4.2. Simulation

4.2.1. Essai en virage

5. Conclusion

Chapitre 3 Modèle 2 roues avec suspension et modèle 4 roues avec suspensions

1. Modèle 2 roues avec suspensions

1.1. Hypothèses simplificatrices

1.2. Modélisation globale du véhicule

1.3. Efforts Extérieurs

1.4. Paramètres dynamiques

1.5. Contraintes cinématiques verticales

1.6. Modèle dynamique

2. Simulateur

2.1. Architecture globale du simulateur

2.2. Architecture du scénario pour les essais en simulation

2.3. Essais en simulation

2.3.1. Accélération en ligne droite

2.3.2. Essai en virage

3. Modèle 4 roues 16 ddl

3.1. Modélisation globale du véhicule

3.2. Efforts Extérieurs

3.3. Pa

3.4. Contraintes cinématiques verticales

3.5. Modèle dynamique

4. Essais en simulation

4.1. Essai en virage

4.2. Prise en compte

4.3. Cohérence des modèles 11 ddl et 16 ddl

5. Conclusion

Chapitre 4 Véhicule étroit inclinable

1. Description Générale et Caractéristiques de la SMERA

1.1.

2. Modèle géométrique de la Smera

2.1. Train arrière

2.2. Train avant

2.2.1. Demi

2.2.2. Demi

2.2.3. Modèle articulaire du train avant

3. Modèle cinématique de la Smera

3.1. Train arrière

3.1.1. Demi

3.1.2. Demi

3.1.3. Relations entre les vitesses et les accélérations du train arrière

3.1.4. Relations entre les vitesses et les accélérations du train avan

3.1.5. Demi

3.1.6. Demi

3.1.7. Train avant

3.2. Relation matricielles cinématique entre les variable dépendantes et indépendantes

3.3 Paramètres dynamiques

3.4. Efforts Extérieurs

3.5. Contraintes cinématiques verticales

3.6. Modèle dynamique

4. Essai de simulation

4.1. Essai en freinage rectiligne

4.2. Essai en virage

4.3. Comparaison des modèles 11ddl et Smera

5. Conclusion

Conclusion et perspectives

Références bibliographiques

A. Annexe : Paramètres de base

Calcul des paramètres de base en utilisant le modèle dynamique B. Annexe : Algorithme de calcul numérique du modèle géométrique inverse C. Annexe : Paramètres Symoro+ modèles 11 ddl, 16 ddl et Smera

Liste des tableaux

Tableau 1

Tableau 1 ([SUHVVLRQ GHV SMUMPqPUHV GX PRGH ORQJLPXGLQMO OMPpUMO HP PRPHQP G·MXPR-

Tableau 2

Tableau 3

Tableau (IIRUPV GH ŃRQPMŃP MSSOLTXpV SMU OH YpOLŃXOH VXU O·HQYLURQQHPHQP................................

Tableau 3

Tableau 3

Tableau 3

Ta (IIRUPV GH ŃRQPMŃP MSSOLTXpV SMU OH YpOLŃXOH VXU O·HQYLURQQHPHQP................................

Tableau 3

Tableau 3

Tableau 4

Tableau 4

Tableau 4

Tableau 4

Tableau 4

Tableau 4 (IIRUPV GH ŃRQPMŃP MSSOLTXpV SMU OH YpOLŃXOH VXU O·HQYLURQQHPHQP................................

Tableau 4

Liste des figures

Figure 1.1: Diagramme de pourcentage du nombre de passag

Figure 1.2 GLVPMQŃH SMUŃRXUXH G·XQ ŃRQGXŃPHXU ŃLPMGLQ HQ LOH GH )UMQŃH................................

Figure 1.3

Figure 1.4

Figure 1.5

Figure 1.6

Figure 1.7

Figure 1.8

Figure 1.9

Figure 1.10

Figure 1.11

Figure

Figure 1.13

Figure 1.14

Figure 1.15

Figure 1.16

Figure 1.17 FMLVVH G·XQ YpOLŃXOH

Figure 1.18

Figure 1.19

Figure 1.20 6ŃOpPM G·XQH VXVSHQVLRQ

Figure 1.21

Figure 1.22

Figure 1.23

Figure 1.24

Figur

Figure 1.26

Figure 1.27

Figure 1.28

Figure 1.29

Figure 1.30

Figure 1.31

Figure 1.32

Figure 1.33 FRHIILŃLHQP G·MGOpUHQŃH SRXU GLYHUV P\SHV GH VXUIMŃH

Figure 1.34

Figure 1.35

Figure 1.36 9MULMPLRQ GH OM IRUŃH OMPpUMOH SMU UMSSRUP j OM IRUŃH QRUPMOH HP j O·MGOpUHQŃH

Figure 1.37 9MULMPLRQ GH OM IRUŃH ORQJLPXGLQMOH SMU UMSSRUP j OM IRUŃH QRUPMOH HP j O·MGOpUHnce

Figure 1.38 9MULMPLRQ GX PRPHQP G·MXPR-

O·MGOpUHQŃH

Figure 1.39

Figure 1.40

Figure 1.41²

Figure 1.42

Figure 1.43

Figure 1.44

Figure 1.45

Figure 1.46

Figure 1.47

Figure 2.1

Figure 2.2 7\SHV G·MUPLŃXOMPLRQV HP PRSRlogie des structures arborescentes

Figure 2.3

Figure 2.4 7RSRORJLH G·XQH NRXŃOH IHUPée

Figure 2.5Cj G·XQH VPUXŃPXUH MUNRUHVŃHQPH

Figure 2.6

Figure 2.7

Figure 2.8

Figure 2.9

Figure 2.10

Figure 2.11

Figure 2.12Rf

Figure 2.13

Figure 2.14R1................................

Figure 2.15

Figure 2.16

Figure 2.17

Figure 2.18

Figure 2.19

Figure 2.20Rf

Figure 2.21

Figure 2.22R1

Figure 3.1

Figure 3.2

Figure 3.3

Figure 3.4

Figure 3.5 $[H G·LQHUPLH G·XQH URXH

Figure 3.6PSRVMQPHV QXOOHV GH YLPHVVH HP G·MŃŃpOpUMPLRQ GX PRGqOH j 11GGO

Figure 3.7

Figure 3.8

Figure 3.9 ([HPSOH GH ŃMSPHXUV G·XQ YpOLŃXOH LQVPUXPHQPp

Figure 3.10

Figure 3.11

Figure 3.12

Figure 3.13 $QJOH G·LQŃOLQMLVRQ GX YpOLŃXOH Figure 3.14 *pQpUMPLRQ GX ŃRXSOH G·LQŃOLQMison

Figure 3.15

Figure 3.16

Figure 3.17

Figure 3.18

Figure 3.19

Figure 3.20

Figure 3.21

Figure 3.22

Figure 3.23

Figure 3.24

Figure 3.25

Figure 3.26

Figure 3.27

Figur

Figure 3.29

Figure 3.30

Figure 3.31

Figure 3.32

Figure 3.33

Figure 3.34

Figure 3.35R1

Figure 3.36R1

Figure 3.37

Figure 3.38

Figure 3.39

Figure 3.40 GLUHŃPLRQ GHV ŃRPSRVMQPHV QXOOHV GH YLPHVVH HP G·MŃŃpOpUMPLRQ GX PRGqOH j 16 GGO

Figure

Figure 3.42

Figure 3.43

Figure 3.44

Figure 3.45

Figure 3.46

Figure 3.47

Figure 3.48

Figure 3.49

Figure 3.50

Figure 3.51

Figure 3.52

F

Figure 3.54

Figure 3.55

Figure 3.56

Figure 4.1

Figure 4.2

Figure 4.3

Figure 4.4

Figure 4.5

Figure 4.6

Figure 4.7

Figure 4.8

Figure 4.9

Figure 4.10

Figure 4.11 0RXYHPHQP GH OM O\UH MYMQP ORUV GH O·LQŃOLQMLVRQ

Figure 4.12

Figure 4.13

Figure 4.14

Figure 4.15

Figure 4.16

Figure 4.17

Figure 4.18

Figure 4.19

Figure 4.20

F

Figure 4.22

Figure 4.23

Figure 4.24

Figure 4.25

Figure 4.26

Figure 4.27

Figure 4.28

Figure 4.29

Figure 4.30Rf

Figure 4.31

Figure 4.32

Figure 4.33

Figure 4.34

Figure 4.35

Figure 4.36 FRXSOH G·LQŃOLQMLVRQ UpVXOPMQP GH OM ŃRPPMnde du modèle de la Smera et du modèle

Figure 4.37 FRXSOH G·LQŃOLQMLVRQ MSSOLTXp j OM 6PHUM HQ MXJPHQPMQP OH IURPPHPHQP YLVTXHX[ GHV suspensions arrière

Figure 4.38

Figure 4.39

Figure 4.40

Figure 4.41

Figure 4.42Kf

Figure 4.43 FRXSOH PRPHXU HQ MJLVVMQP VXU O·LQHUPLH HP OH IURPPHPHQP YLVTXHX[

Figure 4.44

Notations

j: corps j : angle de chasse v li: glissement longitudinal cdg: hauteur du centre de gravité ( , )H q q a: Inertie du moteur

j: -Š›"ŒŽȱȂ"—Ž›"ŽȱžȱŒ˜›™œȱ“

f: distance longitudinale du centre de gravité à lȂŽœœ"ŽžȱŠŸŠ—

r DZȱ"œŠ—ŒŽȱ•˜—"ž"—Š•ŽȱžȱŒŽ—›ŽȱŽȱ›ŠŸ"·ȱ¥ȱ•ȂŽœœ"ŽžȱŠ››"¸›Ž

M q q ar: vecteur des coordonnées articulaires de la chaine arborescente arq arq e_l: vecteur position de configuration e_l: vecteur vitesse de configuration e_l: vecteur accélération de configuration f: repère galiléen lié au sol

G: repère lié au centre de gravi

r: repère lié à la route j: repère lié au corps j b: repère lié à la base gx V x: accélération longitudinale du véhicule y: accélération latérale du véhicule

jDZȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Ž›"Ž œž"ŸŠ—ȱ•ȂŠ¡Žȱ¡j

YYjDZȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Ž›tieœž"ŸŠ—ȱ•Ȃaxe yj

ZZjDZȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Ž›"Žȱdu corps jœž"ŸŠ—ȱ•Ȃaxe zj

Xj: Ȃ"—Ž›"Žȱœž"ŸŠ—ȱle plan (j,j) j: Ȃ"—Ž›"Žȱœž"ŸŠ—ȱle plan (j,j) j: Ȃ"—Ž›"Žȱœž"ŸŠ—ȱle plan (yj,j)

MXj: ™›Ž-"Ž›ȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Žrtie par rapport à Oj œž"ŸŠ—ȱ•ȂŠ¡Žȱ¡j

j: ™›Ž-"Ž›ȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Ž›"Žȱ™Š›ȱ›Š™™˜›ȱ¥ȱBj œž"ŸŠ—ȱ•ȂŠ¡Žȱyj

j: ™›Ž-"Ž›ȱ-˜-Ž—ȱȂ"—Ž›"Žȱ™Š›ȱ›Š™™˜›ȱ¥ȱBj œž"ŸŠ—ȱ•ȂŠ¡Žȱzj

j: ŸŽŒŽž›ȱŽœȱ™›Ž-"Ž›œȱ-˜-Ž—œȱȂ"—Ž›"ŽȱžȱŒ˜›™œȱ“

f f f

Ε : angle de carrossage

1

Introduction

(mer, terre et air) que ce soit à des fins professionnel

•ȂžœŠŽ •Ȃautomobile

•ȂŠŒŒ›˜"œœŽ-Ž—ȱde la po

Žȱ •ȂŽ—vironnementŽ—ȱ ·Ÿ"Š—ȱ •ȂžœŠŽȱde moyens de

•Ȃencombrement urbain.

largeur inférieure à la moitié Ȃž—ŽȱŸ˜"ture classique LUMENEO, concepteur de véhicule électrique. Après avoir présenté son

™›Ž-"Ž›ȱ Œ˜—ŒŽ™ȱ Š›ȱ Šžȱ œŠ•˜—ȱ Žȱ •ȂŠž˜-˜‹"•Žȱ ¥ȱ Ž—¸ŸŽȱen 2008 LUMENEO

2 utilise •ȂŠ•˜›"‘-Žȱde Newton véhicule est présentée, et

—ȱȂŠ—Š•¢œŽ›ȱŽȱȂ·ž"Ž›ȱ•ŽȱŒ˜-portement des véhicules considérés

ŽȱŒŽȱŒ‘Š™"›Žȱ˜—ȱ™Ž›-"œȱ•Šȱ™ž‹•"ŒŠ"˜—ȱȂž—ȱŠ›"Œ•ŽȱŠ—œȱ•Šȱconférence IFACWC 8th

(Maakaroun et al. 2011). Résolution des contraintes cinématiques des chaines fermées

Elaboration des modèles dynamiques

Calcul de

Simulation du véhicule étroit, inclinable

conférenceMMAR 2010,15th International Conference on Methods and Models in Automat conférence ICINCO2011 8th (Maakaroun et al. 2011).

Introduction générale

3

Ce document se termine par une

5

Chapitre 1

La mobilité est un besoin auquel personne ne veut renoncer, au point de préférer payer

commerci

Š—œȱ•Ȃ‘"œ˜"›ŽȱŽȱ•ȂŠž˜-˜‹"•Žǰȱ"•ȱ¢ȱŠȱŽžȱ™•žœieurs projets

de vie dans les vidz simulateurs

1. Véhicule

La généralisation de l'automobile à l'échelle planétaire depuis la fin du si

Véhicules étroits

6 aux gaz d'échappements, qui cause des maladies respiratoires et contribue au réchauffement

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Tout type de trajet

Trajet quotidien

Business

Education

Shopping

Visite hopital/ médicale

affaire personnel

Visite famille

Sortir/manger/boire

Sport/divertissement

Vacances/trajet journalier

Accompagnement

Conducteur seul

2 personnes

3 personnes

4 personnes

quotesdbs_dbs18.pdfusesText_24

[PDF] Voici les objectifs de la séance d'aujourd'hui :

[PDF] Votre logiciel de simulation, de calcul et de déclaration votre de votre fiscalité personnelle

[PDF] Expérimentation et simulation numériques pour enseigner la technologie au collège

[PDF] La référence d'emploi de l'industrie de l'automobile. Questionnaire d évaluation de rendement Conseiller en ventes

[PDF] Enjeux patrimoniaux et fiscaux des négociations en droit de la famille

[PDF] Ma première visibilité sur le Web. en 60 min avec des outils gratuits

[PDF] RTE, PIONNIER DES SMARTGRIDS

[PDF] Graduate - Gestionnaire de petite ou moyenne structure

[PDF] Des garanties minimales obligatoires

[PDF] INVITATION 10 ème FORUM DES GRANDES ECOLES

[PDF] Fiche formation Gestionnaire de petite ou moyenne structure - N : Mise à jour : 07/06/2016

[PDF] SANTE AU TRAVAIL STATUTS. Association Interentreprises de Santé au Travail du Grand Lyon (Association déclarée J.O. du 21 janvier 1980)

[PDF] Fiche formation Gestionnaire d'unité commerciale - N : Mise à jour : 29/03/2016

[PDF] APPEL A CANDIDATURES FORMATION A DISTANCE

[PDF] L'inscription se fait exclusivement en retournant le dossier ci-joint sans utiliser le site internet post-bac de l'académie.