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171	Contribution à la modélisation et à la commande de robots mobiles reconfigurables en milieu tout-terrain : application à la stabilité dynamique d'engins agricoles / Contribution to the modeling and to the control of reconfigurable mobile robots in off-road environments : application to the dynamic stability of agricultural machinery Denis, Dieumet 07 April 2015 (has links) La thématique étudiée dans ce mémoire est axée sur la préservation de la stabilité dynamique de véhicules évoluant en environnement naturel. En effet, la mobilité en milieu tout-terrain est une activité particulièrement pénible et dangereuse en raison de la nature difficile de l'environnement de conduite et de la reconfigurabilité des machines. Le caractère changeant et incertain des interactions rencontrées entre des véhicules à dynamique complexe et variable et leur environnement entraîne régulièrement des risques accrus de renversement et/ou de perte de contrôle (dévalement, dérapage déclenché par une perte soudaine d'adhérence) pour le conducteur. Une forte accidentalité mortelle est, en effet, recensée dans ce secteur, en particulier, dans le milieu agricole ou le renversement de véhicule est classé comme étant la première cause de mortalité au travail. A l'heure actuelle, les approches existantes sur la stabilité d'engins agricoles sont qualifiées à juste titre de passives car elles ne permettent pas d'éviter que les accidents ne se produisent. Par ailleurs, la transposition directe des solutions de sécurité active du secteur de l'automobile (ABS, ESP) s'est révélée inadaptée aux véhicules tout-terrain a cause des hypothèses simplificatrices (routes plates et homogènes, conditions d'adhérence constantes, etc.) dont souffre la conception de ces dispositifs. Ainsi, le développement de systèmes actifs de sécurité prenant en compte les spécificités de la conduite en milieu tout-terrain se révèle être la meilleure voie d'amélioration à suivre. Eu égard à ces circonstances, ce projet se propose d'adresser cette problématique en étudiant des métriques de stabilité pertinentes permettant d'estimer et d'anticiper en temps réel les risques afin de permettre des actions correctives pour la préservation de l'intégrité des machines tout-terrain. Afin de faciliter l'industrialisation du dispositif actif de sécurité conçu, l'une des contraintes sociétales et commerciales de ce projet a été l'utilisation de capteurs compatibles avec le coût des machines visées. L'objectif ambitieux de cette étude a été atteint par différentes voies. En premier lieu, une approche de modélisation multi-échelle a permis de caractériser l'évolution dynamique de véhicules en milieu tout-terrain. Cette approche à dynamique partielle a offert l'avantage de développer des modèles suffisamment précis pour être représentatifs du comportement réel de l'engin mais tout en présentant une structure relativement simple permettant la synthèse d'asservissements performants. Puis, une étude comparative des avantages et des inconvénients des trois grandes familles de métriques répertoriées dans la littérature a permis de mettre en exergue l'intérêt des métriques analytiques à modèle dynamique par rapport aux catégories de critères de stabilité dits statiques et empiriques. Enfin, l'analyse approfondie des métriques dynamiques a facilité le choix de trois indicateurs (Lateral and Longitudinal Load Transfer (LLT), Force Angle Stability Measurement (FASM) et Dynamic Energy Stability Measurement (DESM)) qui sont représentatifs d'un risque imminent de renversement du véhicule. La suite du mémoire s'appuie sur la théorie d'observation pour l'estimation en ligne des variables non directement mesurables en milieu tout-terrain telles que les rigidités de glissement et dérive du pneumatique. Jumelée aux différents modèles dynamiques du véhicule, la synthèse d'observateurs a permis donc d'estimer en temps réel les efforts d'interaction pneumatiques-sol nécessaires à l'évaluation des indicateurs d'instabilité. Le couplage de ces modèles multi-échelles à la théorie d'observation a ainsi constitué un positionnement original à même de briser la complexité de la caractérisation de la stabilité de véhicules à dynamiques complexes et incertaines. (...) / This work is focused on the thematic of the maintenance of the dynamic stability of off-road vehicles. Indeed, driving vehicles in off-road environment remains a dangerous and harsh activity because of the variable and bad grip conditions associated to a large diversity of terrains. Driving difficulties may be also encountered when considering huge machines with possible reconfiguration of their mechanical properties (changes in mass and centre of gravity height for instance). As a consequence, for the sole agriculture sector, several fatal injuries are reported per year in particular due to rollover situations. Passive protections (ROllover Protective Structure - ROPS) are installed on tractors to reduce accident consequences. However, protection capabilities of these structures are very limited and the latter cannot be embedded on bigger machines due to mechanical design limitations. Furthermore, driving assistance systems (such as ESP or ABS) have been deeply studied for on-road vehicles and successfully improve safety. These systems usually assume that the vehicle Center of Gravity (CG) height is low and that the vehicles are operating on smooth and level terrain. Since these assumptions are not satisfied when considering off-road vehicles with a high CG, such devices cannot be applied directly. Consequently, this work proposes to address this research problem by studying relevant stability metrics able to evaluate in real time the rollover risk in order to develop active safety devices dedicated to off-road vehicles. In order to keep a feasible industrialization of the conceived active safety device, the use of compatible sensors with the cost of the machines was one of the major commercial and societal requirements of the project. The ambitious goal of this study was achieved by different routes. First, a multi-scale modeling approach allowed to characterize the dynamic evolution of off-road vehicles. This partial dynamic approach has offered the advantage of developing sufficiently accurate models to be representative of the actual behavior of the machine but having a relatively simple structure for high-performance control systems. Then, a comparative study of the advantages and drawbacks of the three main families of metrics found in the literature has helped to highlight the interest of dynamic stability metrics at the expense to categories of so-called static and empirical stability criteria. Finally, a thorough analysis of dynamic metrics has facilitated the choice of three indicators (Longitudinal and Lateral Load Transfer (LLT), Force Angle Stability Measurement (FASM) and Dynamic Energy Stability Measurement (DESM)) that are representative of an imminent rollover risk. The following of the document is based on the observation theory for estimating online of variables which are not directly measurable in off-road environment such as slip and cornering stiffnesses. Coupled to the dynamic models of the vehicle, the theory of observers has helped therefore to estimate in real time the tire-soil interaction forces which are necessaries for evaluating indicators of instability. The coupling of these multiscale models to the observation theory has formed an original positioning capable to break the complexity of the characterization of the stability of vehicles having complex and uncertain dynamics. (...) Robots mobiles à roues Stabilité dynamique Systèmes actifs de sécurité Renversement Dévalement Glissement Milieu tout-terrain Modélisation Observateurs Commandes adaptive et prédictive Machinisme agricole Agriculture mécanisée Wheeled mobile robots Dynamic stability Lateral and Longitudinal Load Transfer Force Angle Stability Measurement Dynamic Energy Stability Measurement Rollover Hurtling down and skidding risks Active Security Devices Adaptive and predictive control Observer Dynamic model Agricultural machines
172	Modélisation d'un robot manipulateur en vue de la commande robuste en force utilisé en soudage FSW / Robot manipulator modeling for robust force control used in Friction Stir Welding (FSW) Wang, Ke 28 January 2016 (has links) Le travail présenté dans cette thèse concerne la modélisation et la commande robuste en force de robots manipulateurs industriels à articulations flexibles utilisés pour le procédé FSW. Afin de réduire les temps de calcul et l'occupation de la mémoire, une approche basée sur la méthode par intervalle est proposée en vue de la simplification des modèles dynamiques des robots industriels, et contribue à identifier les paramètres d'inertie qui sont négligeables. Des études de cas sur trois types de trajectoires de test et l’analyse des couples moteurs ont démontré l'efficacité et les bonnes performances de la méthode de simplification. Ensuite, la modélisation dynamique et l'identification des paramètres du procédé FSW ont été effectuées. Les paramètres des modèles linéaires et non-linéaires de forces axiales sont identifiés. Sur la base de la modélisation du procédé FSW qui considère simultanément la cinématique du système complet, le modèle de déplacement du robot rigide, les flexibilités des articulations et le modèle dynamique de la force axiale, un contrôleur robuste en force est obtenu par la méthode de réglage fréquentielle. En outre, un simulateur du procédé FSW robotique est développé et les résultats de simulation montrent les bonnes performances du contrôleur en force. L'oscillation de la force axiale dans le procédé FSW peut être simulée en utilisant un modèle de perturbation de la position verticale de référence. / The work presented in this thesis focuses on the modeling and robust force control of flexible joints industrial robot manipulators used for FSW process. In order to reduce computation time and memory occupation, a novel interval-based approach for dynamic model simplification of industrial robots is proposed, which applies to arbitrary trajectories of whole robot workspace and contributes to obtaining negligible inertia parameters. Cases studies have been carried out on three kinds of test trajectories and torques analysis of robot dynamic equation, demonstrating the effectiveness and good performance of the simplification method. Then, the dynamic modeling and identification of robotic FSW process is performed, and the parameters of linear and nonlinear dynamic axial force process models are identified by using the plunge depth and its derivative. On the basis of the modeling of robotic FSW process which simultaneously considers the complete kinematics, the rigid robot displacement model, the joint flexibility and the dynamic axial force process model, a robust force controller can be obtained by using the frequency response approach. Besides, a simulator of robotic FSW process is developed and simulation results show good performance of the force controller. The oscillation of axial force in FSW process can be simulated when a disturbance model of initial vertical reference position is proposed and used in the simulation. Commande robuste en force Simplification de modèles dynamiques Robust force control Dynamic model simplification Robot Cartesian model identification
173	Modèles de connaissance à paramètres identifiables expérimentalement pour les systèmes de refroidissement dessiccatif couplés à un système solaire / Knowledge models with identifiable parameters of solar desiccant cooling systems Ghazal, Roula 12 April 2013 (has links) La Centrale de traitement d’Air par Dessiccation (CAD) offre un contrôle complet de la température et de l'humidité dans les locaux climatisés. Son élément clé est la roue dessicante qui permet la dessiccation de l’air et une régénération continue. A travers cette étude, nous nous intéressons au développement d’une méthodologie pour obtenir un modèle dynamique de la roue utilisable dans les algorithmes de contrôle avancés de la CAD. La roue dessicante peut être considérée comme un système de type multi-entrées/multi-sorties (MIMO). La seconde partie de ce mémoire concerne l'identification expérimentale des paramètres des modèles d’état de la roue dessicante pour deux types de modèles : boîte noire et boîte grise. Dans le cas de la boîte noire, tous les paramètres du modèle sont identifiés expérimentalement. Dans le cas de la boîte grise, certains paramètres sont dérivés de considérations physiques et les paramètres restants sont identifiés en utilisant les mesures expérimentales des entrées et des sorties. Les paramètres du modèle boîte grise ont une signification physique. En comparaison avec les modèles boîte noire, les modèles boîte grises sont moins précis sur le domaine sur lequel les paramètres ont été identifiés, mais beaucoup plus précis en dehors de ce domaine. Comme les paramètres ont une signification physique, leurs valeurs ne varient pas de manière significative avec le point de fonctionnement utilisé pour l’identification. Dans l’approche boîte grise, les valeurs des paramètres obtenues pour les modèles linéaires sont presque identiques pour tous les modèles locaux du coté dessiccation et pour tous les modèles locaux du coté régénération ; cela nous a permis de considérer qu’un modèle local est valable pour tout le domaine de variation des variables d’entrée. Le modèle final de la roue dessicante se compose de deux modèles globaux : un pour le côté de la dessiccation et l'autre pour le côté de la régénération. La troisième partie de ce travail consiste dans l'identification des coefficients de transfert de masse et de chaleur au sein de la roue dessicante en utilisant un modèle boîte grise. Le coefficient de transfert de masse, le coefficient de transfert convectif et le nombre de Nusselt ont été obtenus en écrivant les paramètres du modèle d’état en fonction d’une seule variable et en exprimant les paramètres en fonction des caractéristiques géométriques et des propriétés de matériaux de la roue. Ce travail contribue au développement d’un modèle d’état utilisable pour la synthèse des algorithmes de contrôle pour la roue dessicante. / Desiccant Air Unit (DAU) offers a complete control of air temperature and humidity in the conditioned space. Its key component is the desiccant wheel which provides the functions of air desiccation and regeneration. The aim of this study is to develop a methodology for obtaining a dynamic model of the desiccant wheel which can be used for the model-based control algorithms of DAU. The desiccant wheel can be regarded as a multi-input/multi-output (MIMO) system. The first part of the thesis is devoted to the modeling of the desiccant wheel based on energy and mass balance equations. The resulting set of equations is formulated as a second order state-space system without delay. The second part of this thesis concerns the experimental identification of the parameters of the state-space model of the desiccant wheel by using a black-box and a gray-box approach. In the case of the black-box, all the parameters of the model are identified experimentally. The identified parameters have values which minimize the difference between the output of the model and the experimental values. The parameters of the black-box model do not have physical significance. Although precise in the range of variation of the inputs in which the parameters were identified, this model gives significant errors in other domains of variation of the inputs. The parameters of the gray-box model are physically significant. Compared with the black-box models, the gray-box model was less accurate for the domains for which the parameters were identified, but it was notably more robust when applied to other ranges of the inputs. Since the parameters are related to physical properties, their values do not vary significantly with changes of the operating point used for identification. For the gray-box approach, the parameter values obtained for the linear models are almost identical for all local models on the desiccation side and all the local models on the regeneration side, suggesting that a local model may be valid for all the complete range of input variables. Using the above results, a final model of the desiccant wheel was developed, comprising two global models: one for the desiccation side and another for the regeneration side. The third part of the thesis deals with the identification of mass and heat transfer coefficients of the air within the desiccant wheel using a gray-box model. The mass transfer coefficient, the convective heat transfer coefficient and the Nusselt number were obtained by defining the variable parameters of the model as a function of a single variable and by expressing the constant parameters as a function of the geometric and material properties of the wheel. This work contributes to the development of a state-space model used for the synthesis of control algorithms for the desiccant wheel. Energétique Mimo Cta Centrale de traitement d'air Refroidissement par dessiccation Modèle d'état Modèle dynamique Echangeurs rotatif de chaleur Echangeurs rotatif de masse Transfert de chaleur Desiccant cooling State-space models Dynamic model Rotary heat exchangers Rotary mass exchangers Heat transfers 536.230 72
174	Clearing vectors in financial networks / Vecteurs de compensation dans les réseaux financiers El bitar, Khalil 25 November 2016 (has links) Le risque systémique menaçant le système financier est une préoccupation majeure pour les régulateurs. Les indicateurs adéquats de risque systémique devraient vraiment les aider à accomplir les lois réglementaires appropriées. La thèse propose un modèle dynamique du système bancaire pour calculer un indicateur de risque systémique de deux composantes :La probabilité d'un évènement déclencheur qui provient de la baisse des prix des actifs, et les pertes correspondantes dans le système Financier.La thèse prouve également l'existence et l'unicité de deux modèles d'équilibre de compensation : Le premier avec un modèle de différentes hiérarchies de dette et le second modèle avec plusieurs stratégies de liquidation / Systemic risk threatening the financial system is a major concern for regulators. Adequate indicators of systemic risk would help them perform appropriate regulatory laws.The thesis proposes a dynamic model of banking system to calculate a systemic risk indicator of two components : The probability of a triggering event originated from external asset price decline, and the corresponding losses through the financial system. The thesis also proves the existence and uniqueness of two clearing equilibrium: the first deals with a model of différent debt seniorities, the second with a model of several illiquid asset following a proportional liquidation strategy. Risque systémique Chocs communs Faillite Contagion Indicateur de risque systémique Vecteur de compensation Actif liquide Hierarchies Équilibre du système Compensation Modèle dynamique Systemic risk Commun shocks Default Contagion Indicator of systemic risk Clearing systems Liquid asset Seniority Dynamic model Interlink ages Equilibrum Clearing vector 519
175	Systemic risk in financial economic institutions / Risques systémiques au niveau des institutions économiques et financières Mokbel, Rita 25 November 2016 (has links) Les crises financières et les problèmes se formaient mais les indicateurs ne sont pas précis pour permettre une intervention réglementaire. La thèse propose un modèle dynamique pour le système bancaire avec une banque centrale afin de calculer un indicateur de faillite en fonction de la probabilité qu'une banque soit en faillite et les pertes rencontrées dans le réseau financier, une méthodologie qui peut améliorer la mesure, le suivi et la gestion du risque systémique.La thèse propose également des mécanismes de compensation : 1- avec un modèle considérant l'ancienneté du passif et avec un type d'actif liquide dont la vente excessive conduit à un impact sur le marché, 2 - avec un modèle considérant les participations croisées entres les banques dont les engagements interbancaires sont de différentes séniorités et avec un type d'actif liquide dont la vente excessive conduit à un impact sur le marché. / Financial crisis pose important theoretical problems on creating reliable indicator of stability of financial systems on which basis the regulators could intervene. The thesis proposes a dynamic model of banking system were the central bank can calculate an indicator of potential defaults taking into consideration the probability for a bank to default and the losses encountered in the financial network, a methodology that can improve the measurement, monitoring, and the management of the systemic risk. The thesis also suggests a clearing mechanisms : 1- in a model with seniority of liabilities and one type of liquid asset whose fire sale has a market impact, 2 - in a model with crossholdings among the banks whose interbank liabilities may be senior and junior and with one liquid asset whose firing sale has a market impact. Risque systémique Réseaux financiers Contagion Probabilité de faillite Compensation Théorème de Knaster Tarski Hiérarchie Participation croisées Chocs communs Model stochastique Topologie de réseau Risque de liquidité Crises financières Cascade Actifs liquides Avoirs extérieurs Prix des actifs Systemic risk Financial networks Contagion Probability of default Clearing Knaster Tarski theorem Seniority Cross holdings Common shocks Dynamic model Stochastic models Network topology Liquidity risk Financial crises Cascade Liquid asset External asset Asset price 519
176	Evaluation of Target Tracking Using Multiple Sensors and Non-Causal Algorithms Vestin, Albin, Strandberg, Gustav January 2019 (has links) Today, the main research field for the automotive industry is to find solutions for active safety. In order to perceive the surrounding environment, tracking nearby traffic objects plays an important role. Validation of the tracking performance is often done in staged traffic scenarios, where additional sensors, mounted on the vehicles, are used to obtain their true positions and velocities. The difficulty of evaluating the tracking performance complicates its development. An alternative approach studied in this thesis, is to record sequences and use non-causal algorithms, such as smoothing, instead of filtering to estimate the true target states. With this method, validation data for online, causal, target tracking algorithms can be obtained for all traffic scenarios without the need of extra sensors. We investigate how non-causal algorithms affects the target tracking performance using multiple sensors and dynamic models of different complexity. This is done to evaluate real-time methods against estimates obtained from non-causal filtering. Two different measurement units, a monocular camera and a LIDAR sensor, and two dynamic models are evaluated and compared using both causal and non-causal methods. The system is tested in two single object scenarios where ground truth is available and in three multi object scenarios without ground truth. Results from the two single object scenarios shows that tracking using only a monocular camera performs poorly since it is unable to measure the distance to objects. Here, a complementary LIDAR sensor improves the tracking performance significantly. The dynamic models are shown to have a small impact on the tracking performance, while the non-causal application gives a distinct improvement when tracking objects at large distances. Since the sequence can be reversed, the non-causal estimates are propagated from more certain states when the target is closer to the ego vehicle. For multiple object tracking, we find that correct associations between measurements and tracks are crucial for improving the tracking performance with non-causal algorithms. evaluation target tracking multiple sensors non-causal smoother smoothing tracking vehicle tracking camera lidar estimate estimation prediction vehicle dynamics sensor fusion real-time tracking extended kalman filter filter validation validation position estimation velocity estimation dynamic model model complexity multi object tracking multiple object tracking single object tracking data association tracking fundamentals iterated kalman filter track management gnn global nearest neighbour mahalanobis mahalanobis distance performance evaluation differential gps dgps roi ego several sensors sensors rmse root mean square error invertible motion anti-causal motion anti-causal tracking constant velocity gnn imu tfs two filter smoother ekf rts radar inertial measurement unit nonlinear nonlinear systems mono camera monocular camera noise model tracking performance fixed interval smoothing m/n logic centralized fusion non-causal object tracker car tracking car dynamics automotive active safety object tracking automotive industry thesis master reverse dynamics reverse tracking reverse sequence sequence tracking data propagation ground truth estimating ground truth additional sensors mounted sensors true estimates environment comparison algorithm independent targets overlapping measurements occluded track switch improve lower uncertainty more certain state process noise covariance sampling image sprt adas cnn cv pdf track target ego tracker tentative track observatiom online tracking offline tracking online offline recorded sequences robust self driving self-driving car traffic trajectory true state scenario scenarios future accurate output advanced driver assistance systems non-linear complex noise pedestrian truck bus maneuvering vehicles processed measurement frame state correction probability density function tuning likelihood transition measurement motion model recursion gaussian approximation distribution linear jacobian multiplicative noise ratio ad hoc ad hoc state space approach backward auction euclidean distance statistical threshold gating association margin normalize covariance matrix fusion confirmed rejected tentative history absolute error modular ego motion parameters variables logg hardware specification fused causal factorization independent uncorrelated transform moving rotation translation oncoming overtaking Control Engineering Reglerteknik

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