Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Électro-Hydraulique“

Dans un contexte où les délais de conception doivent être réduits au minimum afin de demeurer compétitif, la complexité des systèmes à concevoir ne cesse pour autant d'augmenter. C'est alors que des outils de conception de plus en plus sophistiqués deviennent essentiels. Ces derniers permettent de construire des prototypes virtuels, c'est-à-dire des modèles, afin de converger vers une solution optimale beaucoup plus rapidement que par les méthodes traditionnelles. La modélisation d'un système peut être faite de différentes façons. Tout d'abord, un modèle mathématique peut être développé à partir des lois naturelles qui décrivent l'évolution du système. Ensuite, il est soit linéarisé pour former une fonction de transfert, soit représenté directement à l'aide de schéma-bloc. Depuis peu, une nouvelle approche de modélisation multi-physique, dite acausale, gagne en popularité. Cette dernière utilise un modèle mathématique structuré de la même manière qu'un modèle physique. Afin de déterminer si les résultats des logiciels de simulation multi-physique représentent fidèlement la réalité et afin de voir s'il est plus avantageux d'utiliser la modélisation acausale par rapport à la modélisation plus classique, dite causale, un balancier hydraulique comportant une servovalve est modélisé selon trois approches. Un premier modèle est construit en se basant sur la théorie classique des systèmes linéaires. Ensuite, un deuxième modèle est construit sous forme de schéma-bloc à l'aide du logiciel Simulink. Enfin, une modélisation physique du système est réalisée avec le logiciel SimScape. Ces trois modèles sont finalement utilisés pour concevoir un contrôleur PID afin d'asservir le balancier en position. La validation et la qualification de chacun des modèles sont effectuées en choisissant la réponse du système réel comme référence. Indépendamment du type de modélisation choisi, et suite à l'ajout d'un délai, tous les modèles représentent correctement le système réel. Pour le modèle multi-physique, il en résulte une réponse dont l'erreur par rapport au système réel est de moins de 15% par rapport au temps de montée et de 6,7% par rapport au temps de réponse. Enfin, la présentation des différentes approches démontre qu'il est plus avantageux d'utiliser une modélisation acausale en raison de sa réutilisabilité, de sa simplicité d'utilisation et de sa lisibilité.

Le contexte de cette étude porte sur l’implémentation d’une stratégie de commande collaborative entre le système de freinage électro-hydraulique d’un véhicule récréatif trois-roues à propulsion électrique et son système de freinage régénératif. Grâce à l’établissement d’une méthode originale d’allocation des efforts de freinage aux roues avant / arrière, la stratégie développée permet de spécifier la consigne d’effort de freinage « idéale » à la roue arrière en fonction du freinage hydraulique à l’avant. Une commande prédictive nonlinéaire a été développée pour répartir cette consigne entre le frein électro-hydraulique et le frein régénératif en temps réel. Cette stratégie de contrôle consiste à trouver la commande optimale à appliquer sur un horizon de temps glissant à durée finie. La commande est la solution d’un problème d’optimisation sous contraintes dures, dont le processus a été implémenté en-ligne avec la prise en charge directe d’un modèle de prédiction nonlinéaire des dynamiques rapides du système de freinage hybride. L’identification paramétrique et la validation de ce modèle ont été réalisées expérimentalement sous diverses conditions. L’analyse des résultats de la commande prédictive, tirés de simulations ainsi que d’expérimentations sous forme d’essais routiers montre des résultats conformes aux comportements attendus. En effet, la stratégie permet de maximiser le couple de freinage régénératif lors d’un freinage nécessitant l’utilisation collaborative des deux systèmes de frein tout en respectant la consigne de freinage. De plus, on observe des propriétés de robustesse à l’incertitude paramétrique. Finalement, les résultats expérimentaux démontrent qu’avec la croissance de la puissance de calcul embarquée, la commande prédictive nonlinéaire devient envisageable pour de nombreuses applications temps-réel à dynamique rapide.

La thèse traite de la problématique des géo-matériaux à faible perméabilité et faible porosité. Un exemple type concerne les ressources non-conventionnelles d'énergie fossile, comme les Tight Gas Reservoir, qui sont des gisements d'hydrocarbures gazeux dans les roches à faible porosité et faible perméabilité, liées à la présence d'argile dans les interstices. Ces caractéristiques les rendent difficiles et coûteux à exploiter. L'une des techniques prospectée pour améliorer la perméabilité de ces gisements est l'électro-stimulation. La thèse comprend, outre l'introduction, les conclusions et les perspectives, trois parties couvrant respectivement un état de l'art, une étude expérimentale des écoulements électro-osmotiques avec et sans apport d'eau, avec et sans contrôle de pH, et une modélisation des phénomènes observés. L'étude expérimentale a été effectuée sur une kaolinite pure, un sable argileux et sur trois grés argileux. La modélisation à l'échelle microstructurale est base sur la théorie de la double couche
The thesis investigates the problems of geo-materials with low permeability and low porosity. A typical example relates to the nonconventional resources of fossil energy, such as Tight Gas Reservoir. TGR are gas hydrocarbon layers in rocks with low porosity and low permeability, related to the presence of clay in the interstices. These characteristics made them difficult and expensive to exploit. One of the prospected techniques to improve the permeability of these layers is electro-simulation. The thesis includes, in addition to the introduction, the conclusions and future recommendations, three parts covering respectively a state of the art, an experimental study of the electro-osmotic flows with (saturated flow) and without (unsaturated flow) contribution of water upstream, with and without control pH, and a modeling of the observed phenomena. The experimental study was carried out on a pure kaolinite, clayed sand and on three argillaceous sandstones. The modeling in a micro structural scale is based on the theory of the double-layer

Malgré les progrès significatifs réalisés jusqu'à présent dans le contrôle des robots humanoïdes, ceux-ci sont encore loin de présenter de manière fiable des comportements semblables à ceux des humains. Les différents éléments qui composent les humanoïdes contribuent à l'amélioration de leurs comportements. Alors que l'augmentation de la limitation physique contribue aux mouvements dynamiques, l'architecture de contrôle est la clé pour gérer ces mouvements et déterminer les capacités du robot afin d'améliorer ses comportements. Ce travail vise à développer une architecture de contrôle émulant la fonctionnalité du système nerveux humain. Les architectures classiques traitaient des cycles sensorimoteurs mais sans distribution de l'intelligence. Qu'elles soient centralisées, où tous les composants sont connectés à une unité centrale, ou décentralisées, où les unités distribuées servent d'interface entre les E/S et le contrôleur principal sans pouvoir prendre de décision. La solution proposée est une architecture de contrôle en temps réel distribuée avec ROS. Les contrôleurs conjoints ont l'intelligence de prendre des décisions, de dominer leurs actionneurs et de publier leur état. Les validations expérimentales ont été effectuées sur notre robot humanoïde électro- hydraulique (HYDROïD). Les résultats démontrent des avancées de 50 % dans le taux de mise à jour par rapport à d'autres humanoïdes et de 30 % dans la latence du processeur principal et des tâches de contrôle. L'architecture proposée permet de créer et de tester des systèmes à intelligence artificielle distribuée
Despite the significant improvements achieved until now in controlling humanoid robots, they are still a long way from reliably exhibiting human-like behaviors. Various components that formulate humanoids contribute to improving their behaviors. While increasing the physical limitation contributes to dynamic motions, the control architecture is the key to managing those motions and determining robot capabilities to improve its behaviors. This work aims to develop a control architecture emulating the functionality of the human nervous system. Classical architectures dealt with sensorimotor cycles but without intelligence distribution. Whether centralized, where all components are connected to a central unit, or decentralized, where the distributed units are used as an interface between the I/Os and the master controller with no ability to make a decision. The proposed solution is a distributed real-time control architecture with ROS. The joint controllers have the intelligence to make decisions, dominate their actuators, and publish their state. The real- time capabilities are ensured in the master controller by using a Preempt-RT kernel beside OROCOS middleware to operate the real-time tasks. And in the customized joint controllers by FreeRTOS firmware. The experimental validations were performed on our electro-hydraulic humanoid robot (HYDROïD). The results demonstrate 50% advancements in the update rate compared to other humanoids and 30% in the latency of the master processor and the control tasks. The proposed architecture gives the possibility to create and test the systems with distributed artificial intelligence

Dans les dernierès années la politique des entreprises s'est concentrée sur la recherche de solutions industrielles plus écologiques pour réduire l'impact sur l'environnement et l'énergie consommée. La tendance s’est élargie aux machines stationnaires dans l'automatisation industrielle. Il inclut la technologie d’entraînement pour contrôler le mouvement séquentiel de plusieurs axes dans les presses à injecter. La conception des systèmes se focalise sur une approche conduisant à l’amélioration du rendement énergétique aussi bien que l’augmentation de la pression de service, la réduction de cycle de la machine et l’amélioration de sa répétabilité. Toutes ces exigences ont poussé la technologie d’entraînement à se développer en augmentant l'intérêt pour les modules électromécaniques et électro-hydrostatiques (EHM). Dans cette thèse, une solution innovatrice d'EHM est proposée qui associe un convertisseur, un servomoteur AC brushless et la pompe à palettes Parker. En détail, l'intérêt de recherche concerne le développement d'un modèle à niveau système de la pompe à palette. L'objectif principal est de permettre l'évaluation des pertes d'énergie de la pompe et la performance de module pendant des phases spécifiques du cycle de la machine : accélération, dépressurisation et phase de maintien de la pression. Premièrement analysée au moyen de l'approche analytique, la dynamique est alors évaluée par des modèles plus avancés basés sur le prototypage virtuel construit dans l'environnement LMS-AMESim. Les avantages concernant la prévision des performances du module EHM et sur l’évaluation des paramètres fondamentaux inconnus (comme la compressibilité du fluide et le contenu d’air dans le fluide) sont montrés par comparaison avec des résultats expérimentaux obtenus dans le laboratoire. Les phénomènes de la cavitation et d’aération sont aussi pris en compte pendant les phases d'accélération et des modèles sont ainsi développés pour prévoir les conditions de fonctionnement qui promeuvent ces phénomènes. La consommation d'énergie de l'EHM est alors analysée au moyen des modèles thermo-hydrauliques capables de déterminer les échanges de chaleur entre les composants de module et l'environnement
In last years companies’ policy has been focusing on research of more eco-friendly solutions in order to reduce the environmental impact and the consumed energy. The trend has been affecting the stationary machinery in the industrial automation too. It includes the drive technology for motion control in the injection moulding machines. The design studies concern energy efficiency improvement, as well as increased service pressure, shorter cycle time and repeatability over a long period of time. All these requirements have led the drive technology to evolve by increasing the interest for the electro-mechanical and electro-hydrostatic modules (EHM). In this thesis an innovative solution of EHM is proposed that associates industrial inverter, AC brushless servo motor and fixed-displacement low-noise Parker vane pump. In detail, the research interest concerns the development of a system level model of the vane pump. The main objective is to enable assessing the pump energy losses and full module performance in specific phase of machine’s cycle: acceleration, depressurisation and holding pressure phases. Firstly analysed by means of analytical approach, dynamics are then evaluated through more advanced models based on virtual prototyping built in LMS-AMESim environment. The advantages on predicting the EHM performance and on estimating the unknown fundamental parameters (e.g. Bulk Modulus and fluid air content) are showed through comparison with experimental results obtained in laboratory. The cavitation/aeration phenomena are also taken into account during acceleration transients and models are thus developed in order to predict the operating conditions which promote these phenomena. Energy behaviour of the EHM is then analysed by means of thermal hydraulic models able to determine the heat exchanges between module components and environment