Controle d'interdistance de convoi des véhicules

La recherche des solutions aux problèmes scientifiques ou technologiques par les chercheurs ne se fait pas forcément avec l'impartialité, et le sens critique nécessaires.



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La recherche des solutions aux problèmes scientifiques ou technologiques par les chercheurs ne se fait pas forcément avec l'impartialité, et le sens critique nécessaires. La conséquence est que fréquemment, on continue pendant des années à utiliser des méthodes ou des procédés parce qu'ils donnent des bons résultats, tandis qu'en les modifiant ou tout simplement en abordant le problème sous un angle différent on peut trouver des solutions plus simples, moins coûteuses et quelquefois plus performantes. C'est dans cette optique que nous avons abordé le problème de maintenir l'inter-distance entre les véhicules dans les convois pour les dispositifs de transport intelligents. En effet, la recherche bibliographique montre que l'ensemble des stratégies de commande pour contrôler ces inter-distances basées soit sur la loi principale de la dynamique pour dériver le modèle dynamique du dispositif de convoi des véhicules, ou sur des algorithmes de la logique floue pour modéliser le dispositif avec équations mathématique. Parmi les importantes applications de commande floue dans le domaine de la recherche des véhicules automatisés : Dans [1], G. D. Lee présente une stratégie de contrôle longitudinal pour un convoi de véhicules, basé sur un algorithme FSMC (fuzzy-sliding mode control) qui consiste à contrôler les inter-distance, la vitesse et l'accélération des véhicules, le résultat obtenu achève une garantit de la stabilité du dispositif de convoi dans plusieurs conditions même quand chaque véhicule a différente performance (différent genre ou type du véhicule de convoi). Sugeno [2], [3] a conçu un contrôleur flou basé sur une modèle flou des actions de la commande d'opérateur humain pour diriger et garer une voiture. Les chercheurs [4] focalisent sur la conception du contrôleur flou du véhicule, en employant le modèle dynamique non linéaire pour traiter des non linéarités des dispositifs de commande, en utilisant l'approches de Lyapunov et techniques convexes d'optimisation basées sur les inégalités linéaires de Matrice (LMI). Toutes ces études basés sur cet ongle d'approche de modélisation avec la logique floue, dont les performances ont été démontrées mais qui conservent toute leur complexité.

D'autre part on trouve que certains groupes de recherche focalisent ces travaux sur des approches d'algorithmes basés sur la loi principale de la dynamique pour modéliser les dispositifs dynamique ce qu'on nomme les dispositifs multi-masse qui est inclut les bobineuses, les convois de véhicules routières, les circuits électrique RLC (par équivalence des modèles), etc. Nous présentons l'études d'un dispositif multi-masse, correspondant à un convoi de véhicules, qui ouvre la voie au développement de correcteurs, pouvant être guidé par une plus grande intuition du concepteur qui consiste à atteindre la maintenance autonome de la vitesse et l'inter-distance désirées des véhicules.

Plusieurs recherches ont été faites pour développer une structure de commande bien adaptée capable de perfectionner la stabilisation et la performance du dispositif face à des perturbations inattendu agissant sur les véhicules. Shahab Sheikholeslam [10], propose une loi de commande longitudinal pour contrôler automatiquement la vitesse et l'interdistance d'un convoi de véhicules en cas de la perte de communication entre les véhicules de convoi, le résultat obtenu étais comparé avec la stratégie de commande qui utilise la communication entre les véhicules de convoi, la performance de la loi de commande longitudinale est dégradé; cependant, cette dégradation n'est pas catastrophique.

Énormément de travail a été effectué dans l'étude de la commande longitudinale d'un convoi de véhicules concernant par exemple, les méthodes exactes pour lineariser et normaliser le modèle dynamique du dispositif [l1], [l2]. D'autre côté, Diana Yanakiev [15] traite une problématique critique dans le fonctionnement des véhicules automatisés, la présence d'un retard significatif dans les déclencheurs du carburant et du frein. Ceux-ci fait dégrader la performance dans la commande longitudinale qui n'utilise pas la communication d'intervehicle, parce que leur effet devient cumulatif lorsqu'il propage en amont.

Résumé

Plusieurs algorithmes et technologies ont été proposés pour maintenir les inter-distances entre les véhicules dans les convois pour les dispositifs de transport intelligents. Les stratégies centralisées (commande H∞ par exemple) sont peu attrayantes dans la mesure où elles demandent un échange important d'informations entre les véhicules. La conception des commandes décentralisées tient peu compte des interactions entre les différents sous-dispositifs. Nous recherchons ainsi une solution qui permettra d'établir une structure de commande à la fois efficace et intuitive. L'objectif principal de notre travail est de concevoir une stratégie de commande bien adaptée pour contrôler ces inter-distances, surtout pour contrôler les distances longitudinale et latérale de chaque véhicule, en se basant sur un algorithme qui implémente une impédance virtuelle (une chaîne de ressort-amortisseur) pour imposer les effets d'interactions désirés entre chaque paire de véhicules adjacents. Cette loi de commande doit prendre en considération les incertitudes de certains paramètres du modèle du dispositif et les perturbations dues aux forces externes qui agissent sur les véhicules, tel que les rafales de vent, mais aussi celles génèrées par les variations de la courbure de la route. Afin de perfectionner la stabilité du dispositif de convoi de véhicules, deux structures de commande seront évaluées : la structure maître-esclave et la structure cascade couplée.

définir l'approche de commande à utiliser

Modèle de convoi de deux véhicules

Le dispositif est analysé avec une approche de modélisation d'un véhicule par une masse en faisant appel à la loi de newton. Le ressort-amortisseur, et F représenteront les forces extérieures exercées sur le véhicule les interaction entre les véhicules sont représentés par une série de ressort-amortisseur, ainsi la synthèse d'un contrôleur actif PI est envisageable à partir de l'interprétation des éléments de couplage passifs en se basant sur l'équations qui présente la force ressort-amortisseur.


f_{f} = k (p_{n+1} - p_{n} - d_{n}) + c (\dot{p}_{n+1} - \dot{p}_{n})



f_{r} = k (p_{n} - p_{n-1} - d_{n-1}) + c (\dot{p}_{n} - \dot{p}_{n-1})


Étudier et évaluer la performance de deux structure de commande, pour perfectionner la stabilité du dispositif de convoi de véhicules :

Réferences

  1. G. D Lee, S. W. Kim. A longitudinal control system for a Platoon of vehicles using a fuzzy-sliding mode algorithm. Electrical and computer engineering division, POSTECH university, Hyoja San-31, Pohang 790-784, South Korea received 6 April 1999; accepted 29 May 2000 available online 4 December 2001
  2. M. Sugeno, M. Nishida (1986), ‘Fuzzy control of model car', Fuzzy sets and systems, 86
  3. M. Sugeno and M. Murakami (1985), 'An experimental study n fuzzy parking control using a model car', in industrial applications of fuzzy control / North Holland p125-138
  4. S. Bentalba, A. El hajjaji and A. Rachid, ‘Fuzzy Path Tracking Control of Vehicule', laboratoire des dispositifs automatique, université de Picardie-Jules Verne

[5] : Simon Hallé, Brahim Chaib-draa. A collaborative driving system based on multiagent modelling and simulations. Département d'informatique et génie logitiel, université Laval, Sainte-Foy, Qc, Canada G1K7P4

[6] : Masayoshi Tomizuka. Mechatronics : from the 20Th to 21st century. Department of mechanical Engineering, University of California at Berkeley, CA94720, USA received 26 January 2001

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