Nouveau concept de lois de commande intégrées pour un système de freinage d'avion
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Abstract EN:
The present study is focused on the design and the validation of a new braking strategy for aeronautical applications. The analysis extends from the control of the brakes to the integration of the braking algorithms at the aircraft level. The redesign of the braking architecture is needed because of the emergence of some new functions with the aim of helping the manoeuvres of the aircraft during taxiing phases. Furthermore, the classical hydraulic brake will sooner or later be substituted for the electric one and the braking algorithms need to deal with the two technologies in a transparent way. Braking of vehicles has been studied for decades now. Among the whole literature, it has been shown that the control laws based on some behavioral models of the system can greatly reduce the complexity of the controller. But, the observation of the physical parameters governing the dynamics of the wheel is difficult. Taking advantage of a newly available brake torque sensor, the main characteristics of the evolution of the adhesion torque with respect to the wheel slip can be estimated. Then, the rotational behavior of the wheel is fully determined. Finally, a predictive controller is advantageously used to prevent excessive skid of the wheel and to optimize the braking level in a simple process.
Abstract FR:
Le sujet de cette thèse porte sur la conception et la validation d'une nouvelle stratégie de freinage adaptée aux problématiques du domaine aéronautique. Le niveau d'analyse s'étend de l'asservissement proprement dit des freins à la définition d'une architecture d'algorithmes de freinage innovante. Ces travaux de recherche sont motivés par l'apparition de nouvelles fonctions au niveau de l'avion, destinées à améliorer la gestion du trafic aéroportuaire. Le développement du frein électrique, visant à remplacer les freins hydrauliques, soulève également de nouvelles problématiques comme l'adaptation des commandes de freinage d'une technologie à l'autre. Certes, le freinage des véhicules est un sujet d'étude depuis de nombreuses décennies, et les recherches entreprises montrent que l'utilisation de modèles comportementaux pour la conception des lois de commande simplifie les schémas de régulation. Mais jusqu'à aujourd'hui, les mesures disponibles ne permettaient pas l'observation des paramètres physiques liés à la dynamique de la roue. Aussi, grâce à la mesure supplémentaire du couple de freinage, il devient possible d'estimer en ligne la caractéristique du couple d'adhérence en fonction du glissement. Le modèle qui en résulte permet de déterminer directement le comportement dynamique du système. Dès lors, une stratégie de commande prédictive permet d'utiliser avantageusement ce modèle pour empêcher les départs au blocage de la roue et optimiser le freinage selon un schéma de régulation simple.