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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2017

02/06/2017 - Julien LAGNIER

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Julien LAGNIER soutient sa thèse le 02/06/2017 - 10h30 - INSA - Amphi AE1 - dept GE
Lieu de soutenance : L’amphi AE1 de l’INSA est dans le Bâtiment Gustave Ferrié, situé à l’Ouest du campus de l’INSA, entre l’Avenue Gaston Berger et la rue de la physique.

Titre :
Contribution à l’analyse structurelle des systèmes singuliers pour la conception mécatronique

Jury :

  • Directeur de thèse : Didier REMOND
  • Co-Directeur de thèse : Wilfrid MARQUIS-FAVRE
  • Rapporteurs : Olivier SENAME ; Roger NGWOMPO
  • Examinateurs  : Geneviève DAUPHIN TANGUY ; Bernhard MASCHKE
  • Invités : Emmanuel ARNOUX ; Marc ALIRAND ; Sébastien FURIC

Résumé  :
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques, composés d’une association de chaînes d’actionnement et de leur loi de commande, et dont la principale caractéristique est l’intégration de différentes technologies, siège de couplages et d’interactions entre différents domaines physiques. Les présents travaux se positionnent dans les premières phases du cycle de conception, là où les principaux efforts méthodologiques sont à mener pour améliorer la qualité et la fonctionnalité des produits, tout en réduisant leur coût et leur délai de mise sur le marché. Ces travaux reposent sur le prototypage virtuel, c’est à dire la modélisation et la simulation, qui représentent un outil essentiel pour supporter la démarche de conception, son développement, sa capitalisation et sa diffusion.
Dans une optique de réduire la durée de la phase de conception et d’améliorer son processus, une approche méthodologique envisageable est de reformuler le problème de conception sous une forme inverse, pour être au plus proche des spécifications du cahier des charges, usuellement exprimées sur les sorties du système. Ces spécifications sont ainsi « directement » utilisées pour calculer les inconnues du problème de conception du système qui en devient plus « naturelle ». Dans ce contexte, le laboratoire Ampère développe une méthodologie de conception et dimensionnement, initiée au début des années 90, basée sur l’inversion de modèle, utilisant le formalisme bond graph et ses propriétés structurelles pour proposer une démarche reposant sur des critères dynamiques et énergétiques. La principale originalité de cette démarche est sa phase d’analyse structurelle, permettant de hiérarchiser cette analyse suivant différents niveaux de la structure physique du modèle (topologie, phénoménologie, paramétrage). L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie, en inscrivant nos travaux dans le contexte général de développement d’outils ayant pour but de vérifier la cohérence structurelle des modèles.
Le mémoire s’applique ainsi à étendre la méthodologie du laboratoire aux modèles de conception appartenant à la classe des systèmes singuliers (également usuellement nommés systèmes implicites ou systèmes algébro-différentiels), porté par la velléité de décliner la démarche à la conception fonctionnelle du châssis automobile et de ses sous-systèmes, impliquant notamment des modèles multicorps dits « fonctionnels » de dynamique du véhicule, et comportant un certain nombre d’abstractions et d’idéalisations. Cette extension s’inscrit essentiellement dans la phase d’analyse structurelle de la méthodologie, plus particulièrement dans la phase de vérification de l’adéquation entre la structure du modèle et les spécifications du cahier des charges, qui consiste d’une part, à assurer la validité du modèle de conception (en termes d’inversibilité), et d’autre part, la validité du cahier des charges (en termes de propriétés mathématiques des spécifications). La déclinaison de cette extension est proposée au niveau de la seule structure du modèle (niveau d’analyse structurel) et à un niveau prenant en considération la phénoménologie du système et les différentes lois de comportement (niveau d’analyse comportemental). Elle requiert la mise en place préalable d’un référentiel algébrique, essentiellement issu de travaux sur la commande des systèmes (utilisant notamment les invariants structurels que sont la structure à l’infini, le degré relatif et l’ordre d’essentialité), pour constituer une base de validation des extensions graphiques (digraphe et bond graph) que nous proposons. En plus de la généralisation qu’ils constituent à la classe des modèles singuliers, les travaux de ce mémoire proposent une uniformisation des précédentes approches de la méthodologie, originellement appliquées respectivement aux « modèles directs » et aux « modèles inverses », de sorte qu’il n’est à présent plus nécessaire de les différencier.