Modélisation, identification et commande d’un organe de friction : application au contrôle d’un système d’embrayage et au filtrage d’acyclismes par glissement piloté
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In an internal combustion engine, cylinders explosions create an engine torque chattered by harmonic components called acyclic phenomena. For low velocities, the propagation of these harmonic components across the vehicle kinematics chain (clutch, gearbox, transmission) can introduce vibro-acoustical nuisances. To reject them, a filtering method is considered using the clutch system, by controlling the disks relative behaviour in slipping phases. This idea is “sliding control”. To control the clutch system in such a way, it is important to get a fine model of its behaviour, starting from friction phenomena properties. Thus, the main friction models, as well as parameters identification methods and their related experimental conditions, have been studied. A mechanical benchmark, allowing friction material characterization, has been built. Experimental measurements have led to friction models matching the specific behaviour of the clutch disks used on vehicles. Finally, based on the designed clutch model, the control structure is synthesized following a multi-stage approach: determination of the general structure well suited to the problem, fine regulator tuning, robustness analysis of the closed loop system, and retuning of the control law if necessary. Performances offered by the sliding control solution are finally much than satisfactory in simulation as well as for real tests on vehicle.
Abstract FR:
Dans un moteur thermique, les explosions dans les différents cylindres engendrent un couple moteur entaché de composantes harmoniques communément désignées par le terme d’acyclismes. A faible régime, la propagation de ces composantes à travers la chaîne cinématique d’un véhicule (embrayage, boîte de vitesses, transmission), peut être à l’origine de nombreuses nuisances vibro-acoustiques. Pour limiter ces nuisances, un filtrage de ces composantes est envisagé en utilisant le système d’embrayage, par la maitrise du glissement relatif des disques le constituant : c’est le glissement piloté. Afin de commander le système d’embrayage en conséquence, il est important d’en définir un modèle de comportement précis, s’appuyant sur la description des phénomènes de frottement. Les caractéristiques des principaux modèles de frottement issus de la littérature, ainsi que les méthodes d’identification de leurs paramètres et les conditions d’essais associés, ont ainsi été étudiées. L’élaboration d’un banc autorisant la caractérisation de matériaux de friction, a ensuite été lancée. Les essais expérimentaux réalisés à partir de celui-ci, ont alors permis de recaler les modèles de frottement retenus, sur le comportement particulier des disques d’embrayage utilisés sur véhicules. Enfin, sur la base du modèle d’embrayage ainsi obtenu, une structure de commande simple a été synthétisée selon une approche en plusieurs étapes : détermination de la structure générale adaptée au problème, réglage du correcteur, analyse des propriétés de robustesse du système bouclé, et retuning. Les performances de la solution de pilotage proposée sont enfin validées sur un modèle de simulation, puis sur véhicule.