Développements scientifiques
Le respect de nouvelles contraintes énergétiques et les aspirations à de nouvelles fonctionnalités impliquent le développement de systèmes électromécaniques complexes. Pour être opérationnels, ces systèmes nécessitent une gestion adaptée de leurs performances qui passe par la commande.
L’équipe Commande du L2EP développe des méthodes originales pour la modélisation et la commande dans le cadre de la systémique. Depuis le Graphe Informationnel Causal (GIC) en collaboration avec le Laplace de Toulouse, l’équipe s’est toujours focalisée sur une approche méthodologique de la commande, pour des systèmes qui deviennent de plus en plus complexes et fortement couplés.
La Représentation Energétique Macroscopique (REM) est un formalisme basé sur la représentation causale des systèmes physiques. La structure de contrôle d’un processus représenté s’obtient par inversion pas à pas du modèle décrit selon le respect de la causalité naturelle intégrale. Cette méthode est appliquée à des systèmes faisant intervenir des couplages énergétiques ou/et fonctionnels.
Le Formalisme Vectoriel Généralisé (FVG) est une généralisation de l’approche « Space Vector », développée pour traiter des systèmes à plus de deux courants indépendants : typiquement, les associations convertisseurs à n bras – machines électriques polyphasées. Le résultat amène à une décomposition du système en sous systèmes découplés, qui peuvent être représentés avantageusement par la REM et la structure de commande s’en déduit alors facilement. La généralité de cette approche mathématique a permis également son application aux systèmes mécaniques multi-actionnés couplés.
La démarche est « top-down » au sens où les formalismes développés amènent des commandes performantes sur les dispositifs. Elle est « bottom-up » au sens où les applications étudiées enrichissent les formalismes.
Domaines d’application
L’équipe s’intéresse à la commande des systèmes présentant des couplages énergétiques et/ou des couplages fonctionnels :
– Véhicules électriques hybrides et systèmes polyphasés.
– Systèmes piézo-électriques
Exemples
Electrovibration signal design
Electrovibration technique can modify user’s perception of a surface through the modulation of the sliding friction accordingly to the voltage applied. This web tool comprises a novel approach to virtual haptic rendering in electrovibration based haptic displays in order to provide realistic feeling of a simulated surface. The required voltage signal is obtained using a simplified equation, confirmed by the use of a finite element computational framework, able to simulate tactile scenarios on real surfaces, e.g. finger pad sliding on a grated surface, and also on virtual surfaces, i.e. the friction modulation due to the electrostatic attraction between the finger pad and the flat haptic display. A database was generated, based on the precomputed tactile scenarios on simple reference standards, for the use with a conditional average estimator method, to predict outputs for custom parametric surfaces. In addition, an experimental database obtained by active exploration of different surfaces, is utilised for texture rendering.
HapTex is a web tool for virtual rendering of textures for electrovibration based haptic displays, based on FEM simulations of tactile scenarios, and an experimental database, using a conditional average based artificial neural network. The online simulation tool can be found at HapTex
Conception et commande de systèmes à retour tactile à actionnement piézo-électrique
L’équipe développe des systèmes à retour tactile (prototype de base « STIMTAC ») basés sur la variation du coefficient de friction entre une plaque vibrante, actionnée piézo-électriquement, et le doigt d’un utilisateur. Ce principe est breveté par l’université Lille1, donne lieu à une collaboration avec ST Microélectronics et à un projet européen ITN Marie Curie (Prototouch). Il s’inscrit dans le cadre de l’IRCICA et de l’équipe MINT de l’INRIA LNE.
Gestion d’énergie dans les véhicules électriques hybrides
L’équipe coordonne le projet national MEGEVH (Modélisation Energétique et Gestion d’Energie de Véhicules Hybrides) du réseau RT3 du Ministère de la Recherche. Elle travaille sur la modélisation système et la gestion d’énergie de véhicules hybrides (avec le FEMTO-ST, le LTE-INRETS et Nexter System). Les formalismes développés et la REM proposent une vision unifiée des différentes structures d’hybridation de véhicule.
Plate-forme Electricité et Véhicules e-V
Cette plate-forme a pour objectif la validation temps réel de la gestion d’énergie pour de nouveaux concepts de véhicules, pour des systèmes de transport à meilleur rendement et moins polluants. Ceci est réalisé grâce au concept de Power Hardware In the Loop (HIL) qui permet de simuler en puissance les environnements des systèmes de traction.
Cette plate-forme inclut 10 machines électriques, des convertisseurs statiques, des cartes de commande, un banc de super-condensateurs, une pile à combustible, des batteries ainsi que des véhicules électriques légers.
