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Accueil > La recherche > Département Méthodes pour l’ingénierie des systèmes (MIS) > Projets institutionnels ou industriels (Dépt MIS d’Ampère) > Archive des projets Ampère « MIS » achevés ces dernières années

PANACHE

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Thèse CNRS-CNES F. Abry (fin en 2013).

Afin de proposer des solutions économiquement intéressantes au lancement de "pico satellites", satellites de faibles dimensions utilisés pour réagir rapidement et efficacement à un événement ponctuel (conflit, désastre naturel...), le CNES (centre national d’études spatiales) a défini le cahier des charges et le contour technologique d’un "nano lanceur". La drastique réduction des différentes grandeurs physiques mises en jeu (masses, efforts...) permet d’envisager des innovations importantes dans les technologies utilisées. C’est dans cette optique que le CNES, en partenariat avec le CNRS et le laboratoire Ampère, a envisagé l’utilisation d’un vérin pneumatique comme actionneur permettant le positionnement de la tuyère du lanceur vis à vis de son corps.

Fort de son expérience dans le domaine du fluid power en général et de la commande des actionneurs pneumatiques en particulier, le laboratoire assure le dimensionnement, le développement des stratégies de commande ainsi que la conception et l’exploitation d’un démonstrateur au sol permettant de valider a priori la validité du choix d’actionneur. Au cour de ce projet, le laboratoire est amené à s’intéresser aux problématiques suivantes :

- caractérisation complète des composants pneumatiques y compris dans le cadre de l’utilisation de sources d’énergie alternatives (par exemple, utilisation d’hélium sous pression en lieu et place de l’air comprimé). En parallèle, des travaux de modélisation et de caractérisations expérimentales permettent de confronter réalité et théorie ;

- définition, conception et assemblage d’un banc d’essais permettant de répondre au cahier des charges du CNES. En particulier, un certain nombre de problématiques inédites sont abordées telles que :
l’utilisation d’une charge active permettant générer les efforts antagonistes (correspondant aux efforts effectivement subis par la tuyère en vol) et les phénomènes inertiels ("simulation" de la masse). Dans cette application, la charge est un moteur électrique linéaire, c’est à dire un actionneur disposant d’une dynamique de mise en effort très véloce permettant de reproduire des phénomènes avec une très grande bande passante ;
la compatibilité "multi gaz" du banc permettant de changer de source d’énergie ;
la présence de raideurs d’ancrages correspondant au système physique réel.

- développement de lois de commande non-linéaires permettant de caractériser et de régler le comportement mécanique de l’actionneur en boucle fermée. L’un des reproches couramment adressé à l’encontre des actionneurs pneumatiques concerne la faible raideur de ces systèmes. Afin d’assurer la comptabilité avec un cahier des charges exigeant en terme de rejet de perturbation, il est indispensable de pouvoir évaluer la raideur en boucle fermée d’un vérin pour une loi de commande donnée. Ces résultats servent à la foi au dimensionnement et au réglage des lois de commande.

- développement de capteurs logiciels : les lois de commande couramment proposées dans la littérature demandent un nombre important de capteurs (pressions, accélération, position...) pour fonctionner convenablement. Afin de réduire l’instrumentation ou de proposer un mode "dégradé" permettant au système de continuer à fonctionner malgré la défaillance d’un capteur, le laboratoire travaille sur la définition d’algorithmes permettant notamment la dérivation robuste des signaux et la reconstruction de la position du piston sans capteur de position.