Les travaux accomplis dans le cadre de ce projet de recherche ont permis de réaliser un dispositif électromécanique fonctionnel pour l’actionnement d’embrayage. Le dispositif utilise une vis mère et un écrou pour transformer le mouvement rotatif d’un moteur électrique en mouvement linéaire. Le dispositif peut être placé n’importe où dans un véhicule grâce à un conduit hydraulique en circuit fermé qui assure le transfert de puissance mécanique vers l’embrayage. La performance et les composants clés ont été optimisés à l’aide de résultats de simulation. Un compromis est ainsi fait entre le coût, l’efficacité et la performance du système. Un contrôleur par compensation de friction ou par mode glissant permet de minimiser les effets néfastes de la friction dans le mécanisme de transfert sur la précision et le temps de réponse. Des essais sur véhicule démontrent la fonctionnalité du concept pour l’actionnement d’embrayage.

La transmission à double embrayage a été introduite dans les véhicules afin d'améliorer le confort de conduit, l'économie de conduite et de diminuer le temps de changement de vitesses. La gestion du double embrayage joue un rôle important sur le confort de conduite. L'objectif principal de ce travail concerne alors la synthèse des lois de commande du double embrayage en phase de décollage et lors du changement de vitesses. Le mémoire est structuré de la façon suivante : le premier chapitre propose un état de l'art sur le groupe motopropulseur, la modélisation et la commande du groupe motopropulseur. Le second chapitre s'intéresse à la modélisation du groupe motopropulseur à double embrayage : dans une première partie, un modèle complet à simuler est développé, puis la deuxième partie propose une simplification de modèle en vue de la commande. Le troisième chapitre aborde les lois de commande du double embrayage en utilisant la technique de commande par mode glissant pour les systèmes multivariables. Le quatrième chapitre propose l'utilisation des modèles flous du type Takagi-Sugeno pour la synthèse des lois de commande. Dans une première partie, des lois de commande basées sur un modèle Takagi-Sugeno prenant en compte des incertitudes et des perturbations sont établies. Afin d'améliorer la performance de la loi de commande lors du changement de vitesses supérieures, la deuxième partie présente une loi de commande basée sur un modèle de Takagi-Sugeno incertain et perturbé à commutations. Enfin, des résultats de simulation obtenus en considérant le modèle complet développé dans le chapitre 2 sont donnés.

Le projet de recherche financé par une subvention RDC du CRSNG et le CRIAQ est un partenariat entre Bombardier Aéronautique, Bell Helicopter, l'Université de Sherbrooke et l'Université Laval. Le principal objectif de ce projet est d'évaluer le potentiel de remplacer les actionneurs hydromécaniques par des actionneurs électromécaniques pour les commandes de vols primaires du Bell 407. La composante critique de l'actionneur électromécanique visé est un embrayage magnétorhéologique (MR). En effet, le fonctionnement de ce type d'embrayage est bien connu, mais la fiabilité ainsi que la durabilité de cette technologie restent à être prouvées. Le présent projet de maîtrise consiste donc à étudier la fiabilité ainsi que la durabilité d'un embrayage MR utilisé en glissement continu. Dans un premier temps, une analyse de fiabilité du système complet aux composantes (Top-Down) a été réalisée selon les méthodes et les techniques standards (FMEA et FTA) utilisées dans le domaine de l'aéronautique. Le manque d'informations concernant les modes de défaillance et la durabilité des embrayages MR a nécessité une étude expérimentale. Pour ce faire, un banc d'essais de longue durée complètement autonome a été conçu et fabriqué. Au total, 1750 heures de tests en glissement continu ont été réalisées sur des embrayages MR. Il y avait deux objectifs à ces tests. Le premier était d'étudier l'effet des paramètres d'opération (température, vitesse, couple) sur la durée de vie du fluide MR. Le deuxième était d'évaluer l'impact de la dégradation du fluide MR sur les performances d'un embrayage MR. Au final, le projet de recherche a permis de : 1. Évaluer les requis de fiabilité pour chacune des composantes d'un embrayage MR lorsqu'utilisé dans un système d'actuation pour des commandes de vol primaire d'un hélicoptère ; 2. Obtenir une compréhension plus fine du processus de dégradation du fluide MR et l'impact sur les performances des embrayages MR; 3. Doubler la durée de vie des embrayages MR par le développement d'une technique de circulation interne du fluide MR permettant l'utilisation d'un plus grand volume de fluide MR et ce, sans pénalité de poids, de volume et de coût.

Les fluides magnétorhéologiques (MR) sont des fluides intelligents dont la viscosité apparente peut être modifiée rapidement (<1ms) par l'application d'un champ magnétique externe. À l'aide de cette caractéristique unique, les embrayages MR permettent de moduler rapidement un couple entre deux surfaces sans contact mécanique direct. De construction simple et robuste, les embrayages MR offrent ainsi un potentiel remarquable d'innovation pour diverses applications robotiques nécessitant un contrôle rapide et une haute fiabilité, comme dans les domaines de l'automobile [10], de l'aéronautique [16] ou de l'interaction humaine [77]. À ce jour, les embrayages MR exploitent le fluide MR strictement en cisaillement pur. Dans de telles conditions, la densité de couple des embrayages est limitée par l'optimisation de la mécanique des embrayages (ex. : poids) [63] et les propriétés fondamentales des fluides MR (ex. : contrainte) [11]. Alors qu'en cisaillement pur, la contrainte des fluides MR est limitée à ∼100 kPa, des études récentes démontrent qu'elle peut être augmentée d'un ordre de grandeur (>1000 kPa) lorsque le fluide MR est soumis à une compression, avant d'être cisaillé [89]. La combinaison de la compression et du cisaillement du fluide MR pourrait ainsi décupler la densité de couple des embrayages MR, mais ce phénomène d'agrégation assistée par compression, aussi appelé squeeze-strengthening ou super-strong} (SS), est toujours très mal compris. Beaucoup d'incertitude persiste quant à l'origine exacte du phénomène [45], des conditions qui le favorisent [55] [75] et des effets qu'il engendre [31]. Dans le but ultime d'augmenter la densité de couple des embrayages MR à l'aide du phénomène SS, le présent projet de recherche vise à étudier le comportement rhéologique des fluides MR dans des conditions de compression et de cisaillement simultané afin d'en comprendre les conditions qui favorisent le phénomène d'augmentation des contraintes. Pour ce faire, un banc d'essai permettant la compression pure, le cisaillement pur et la compression-cisaillement simultanée des fluides MR est conçu et utilisé pour étudier le fluide MR lorsque soumis à des conditions de chargement typique des embrayages MR. Les résultats expérimentaux issus de cette vaste étude expérimentale permettront d'établir un lien direct entre ce phénomène et le celui de filtration, duquel un modèle prédictif sera proposé. À l'aide du modèle théorique, le phénomène SS sera étudié à l'aide de diverses compositions de fluide MR (ex. : concentration, taille des particules, viscosité) et différentes géométries de compression, ce qui permettra de valoriser le modèle pour la conception préliminaire d'embrayages MR qui exploitent le phénomène SS.

La majorité des véhicules routiers électriques sont équipés d’un réducteur à ratio fixe, situé entre le moteur électrique et les roues du véhicule, afin d’exploiter adéquatement la puissance mécanique du moteur de traction. L’utilisation de transmissions multi-rapports offre plusieurs avantages en termes de performance, d’efficacité, de masse et de coût du groupe motopropulseur, en permettant un sous-dimensionnement du couple maximal produit par le moteur de traction. Toutefois, cela requiert l’utilisation d’une transmission peu coûteuse, robuste, et ayant une efficacité et une qualité de conduite similaire au réducteur à ratio fixe, c’est-à-dire une non-interruption de couple lors des changements de rapports. Également, la caractéristique des moteurs électriques à révolutionner à plus haute vitesse de rotation comparativement aux moteurs thermiques amène une problématique de gestion de l’énergie cinétique stockée dans le rotor du moteur lors des changements de rapports. Les transmissions et les embrayages à friction conventionnels ne possèdent pas l’ensemble des caractéristiques recherchées pour permettre leur utilisation dans les véhicules électriques. Ce projet de maîtrise, mené conjointement avec celui de Gabriel Pouliot, porte sur la conception et la validation expérimentale d’une transmission manuelle automatisée sans interruption de couple, employant un embrayage de transfert à courants de Foucault hautement contrôlable et sans usure. Un modèle analytique de véhicule de type «backward-facing» a permis de quantifier la consommation énergétique de plusieurs topologies de transmission sur des cycles routiers normalisés, afin de démontrer l’avantage d’utiliser une transmission multi-rapports sur l’efficacité globale du groupe motopropulseur. Un prototype d’embrayage de transfert à courants de Foucault a été conçu et intégré à une transmission manuelle automatisée à deux rapports pour un véhicule électrique de 80kW. Les modèles analytiques ont démontré qu’une transmission à deux rapports améliore l’efficacité du groupe motopropulseur de 7.2% pour un véhicule compact tel que la Nissan Leaf. De plus, l’utilisation de deux rapports permet de sous-dimensionner le moteur électrique, ce qui a pour effet de réduire le coût et la masse du groupe motopropulseur par 23.1% et 15.6%, respectivement. L’embrayage à courants de Foucault a été caractérisé expérimentalement et ses performances en couple maximal corroborent les modèles analytiques par moins de 6%. Le prototype de transmission a réalisé un changement de vitesse sans interruption de couple sur banc d’essai, ce qui démontre la viabilité d’utiliser un embrayage à courants de Foucault à l’intérieur d’une transmission manuelle automatisée pour les véhicules électriques.

La grande majorité des robots actuels sont utilisés dans le domaine industriel. Ils doivent travailler à l’intérieur d’un environnement contrôlé afin de ne pas blesser les gens qui les entourent. Les robots industriels sont habituellement rigides et ne sont pas adaptés pour travailler dans des environnements non contrôlés. Afin de pallier à ce problème, une nouvelle branche de la robotique est en émergence. Qualifiée de robotique sécuritaire avec les humains, elle permet à des robots de travailler à proximité des humains et par le fait même, d’être utilisés dans plusieurs autres domaines dont l’environnement n’est pas contrôlé. L’utilisation d’actionneurs compliants est une approche utilisée pour la conception de robot souple. La majorité de ces types d’actionneurs possèdent une bande passante limitée en force ce qui est problématique pour plusieurs tâches nécessitant un contrôle à la fois précis en position et en force. Ce projet de maîtrise traite de l’élaboration et du contrôle d’un nouveau concept d’actionneur à grande densité de force utilisant la technologie magnétorhéologique (MR), et ce, dans un embrayage combiné à l’enroulement de tendons. Les embrayages MR permettent d’avoir de larges bandes passantes en force, d’isoler l’inertie du moteur avec le joint externe, de distribuer la puissance d’une seule source d’énergie cinétique et possède une grande densité de force. En combinant les embrayages MR à l’enroulement de tendons, il est possible de repousser la masse du robot à sa base, ce qui réduit grandement l’inertie de la structure du système. En utilisant le fluide MR dans un embrayage, le contrôle du couple est plus simple à implémenter. Par exemple, il est possible d’effectuer des mouvements qui requièrent beaucoup de force dans un court intervalle de temps, tout en étant capable d’effectuer une tâche qui requiert une grande précision de mouvement. Cette combinaison, inexistante actuellement, pourrait mener à des changements importants dans le secteur de la robotique sécuritaire avec les humains et de la robotique mobile. En plus de combiner ces dernières technologies mécaniques, les techniques de contrôle doivent être adaptées afin d’exploiter le plein potentiel de ce type de système. Dans ce mémoire, la conception et la réalisation de prototypes et de techniques de contrôle sont présentés. Pour valider les performances du nouveau type d’actionneur, les performances de bande passante en couple de l’embrayage MR et en force en ajoutant le système de transmission par câble sont illustrées et discutées. Par la suite, un prototype complet utilisant quatre embrayages MR est présenté et caractérisé au niveau de la bande passante en force et en position. En plus de l’aspect mécanique, une technique de contrôle adaptée au nouveau système d’actionnement est présentée. Pour valider et développer l’algorithme de contrôle en position, un prototype utilisant des moteurs électriques est développé. La capacité à s’adapter au changement de configuration du système d’actionneur est illustrée et discutée. Les algorithmes de contrôle sont ensuite validés sur le prototype utilisant les embrayages MR.

O objetivo desta tese é descrever a temporalização em língua de sinais brasileira (libras), no âmbito da teoria semiótica de linha francesa. Para tanto, a proposta é analisar seis textos narrativos sinalizados por surdos ou intérpretes fluentes na língua. Os estudos sobre as línguas de sinais, como os de Liddell (2003), de Finau (2004), de Johnston & Schembri (2007), de Sinte (2013), têm apontado que as línguas sinalizadas contam com os mecanismos gerais de enunciação; que não há marcas morfológicas de flexãode tempoem seus verbos, e que há outros elementosgramaticais e discursivos envolvidos na construção das relações temporais no interior de seus textos, como gestos manuais (os itens lexicaisdicionarizadosque têm função de advérbio, como HOJE, ONTEM, AMANHÃ, etc.), e como outros gestosnão manuais,como movimentos do tronco, localização das mãos e direção do olhar do sinalizador. Esta tese vai tratar de mostrar a especificidade da organização do tempo no plano do conteúdo dos textos em libras. O estudo parte das pesquisas mencionadas e toma como base para a análise o trabalho realizado por Fiorin (2002) no português, para apresentar uma descrição dos mecanismos de instauração e organização do sistema temporal de cada um dos textos selecionados, mostrando como foram marcados o MR (momento de referência) e os diferentes momentos que compõem essas histórias. A proposta foi levantar todas as formas como a libras expressa o presente, o passado e o futuro em seus discursos, descrevendo, assim, o que Greimas & Courtés (2012) denominam como sendo a localização temporal em um texto e os efeitos de sentido da instauração do tempo. Os dados analisados foram transcritos no software ELAN (EUDICO Language Annotator), seguindo a proposta de McCleary, Viotti & Leite (2010). As análises feitas mostram que, em alguns textos do corpus, a marcação do tempo é feita por itens lexicais de tempo dicionarizados, por meio de debreagens enunciativas e enuncivas, e, em outros casos, quando não há uma marca temporal específica, a língua conta com outro mecanismo discursivo, uma embreagem heterocategórica, que permite que, por meio de uma neutralização das categorias da enunciação (pessoa, espaço, tempo), o tempo seja construído espacialmente e entendido a partir de elementos que tipicamente instauram pessoa e criam diferentes espaços nos textos. / The objective of this thesis is to describe the timing in Brazilian sign language Libras within the framework of French Semiotics. As such, the proposal is to analyze six narrative texts signaled by deaf people or fluent interpreters of the language. Studies of sign languages, such as those of Liddell (2003), Finau (2004), Johnston & Schembri (2007), and Sinte (2013), have pointed out that sign languages use the general mechanisms of enunciation, that there are no morphological markers of tense inflection of verbs in these languages, and that there are other grammatical and discursive elements involved in the construction of temporal relationships within signed texts, such as hand gestures (lexical items listed in dictionaries as adverbs, such as TODAY, YESTERDAY, TOMORROW, etc.) and other non-manual gestures, such as upper-body movements, hand positions, and the direction of the signers gaze. This thesis intends to demonstrate the specificity of the organization of time in the content of the texts in Libras. The present study takes the aforementioned studies as a starting point and uses the work of Fiorin (2002) about Portuguese Language as a basis for the analysis to present a description of the mechanisms for establishing and organizing the temporal system of each of the texts selected, showing how the MR (moment of reference) and the different moments that make up these stories were marked. The proposal was to survey all the forms by which Libras expresses the present, past and future in its discourses, thus describing what Greimas & Courtés (2012) call the temporal localization in a text and the effects of meaning in terms of establishing time. The analyzed data were transcribed in the ELAN (EUDICO Language Annotator)software following the proposal of McCleary, Viotti & Leite (2010). The analyses performed showed that in some texts of the corpus the marking of time is effected by dictionarized temporal lexical items, by means of enunciative and enuncive débrayages (shifting out), and, in other cases where there is no specific temporal marker, the language uses another discursive mechanismheterocategorical embrayage (shifting in)which uses a neutralization of enunciation categories (person, space, time) to allow time to be constructed spatially and understood based on elements that typically establish the person and create different spaces in the texts.

O objetivo desta tese é descrever a temporalização em língua de sinais brasileira (libras), no âmbito da teoria semiótica de linha francesa. Para tanto, a proposta é analisar seis textos narrativos sinalizados por surdos ou intérpretes fluentes na língua. Os estudos sobre as línguas de sinais, como os de Liddell (2003), de Finau (2004), de Johnston & Schembri (2007), de Sinte (2013), têm apontado que as línguas sinalizadas contam com os mecanismos gerais de enunciação; que não há marcas morfológicas de flexãode tempoem seus verbos, e que há outros elementosgramaticais e discursivos envolvidos na construção das relações temporais no interior de seus textos, como gestos manuais (os itens lexicaisdicionarizadosque têm função de advérbio, como HOJE, ONTEM, AMANHÃ, etc.), e como outros gestosnão manuais,como movimentos do tronco, localização das mãos e direção do olhar do sinalizador. Esta tese vai tratar de mostrar a especificidade da organização do tempo no plano do conteúdo dos textos em libras. O estudo parte das pesquisas mencionadas e toma como base para a análise o trabalho realizado por Fiorin (2002) no português, para apresentar uma descrição dos mecanismos de instauração e organização do sistema temporal de cada um dos textos selecionados, mostrando como foram marcados o MR (momento de referência) e os diferentes momentos que compõem essas histórias. A proposta foi levantar todas as formas como a libras expressa o presente, o passado e o futuro em seus discursos, descrevendo, assim, o que Greimas & Courtés (2012) denominam como sendo a localização temporal em um texto e os efeitos de sentido da instauração do tempo. Os dados analisados foram transcritos no software ELAN (EUDICO Language Annotator), seguindo a proposta de McCleary, Viotti & Leite (2010). As análises feitas mostram que, em alguns textos do corpus, a marcação do tempo é feita por itens lexicais de tempo dicionarizados, por meio de debreagens enunciativas e enuncivas, e, em outros casos, quando não há uma marca temporal específica, a língua conta com outro mecanismo discursivo, uma embreagem heterocategórica, que permite que, por meio de uma neutralização das categorias da enunciação (pessoa, espaço, tempo), o tempo seja construído espacialmente e entendido a partir de elementos que tipicamente instauram pessoa e criam diferentes espaços nos textos. / The objective of this thesis is to describe the timing in Brazilian sign language Libras within the framework of French Semiotics. As such, the proposal is to analyze six narrative texts signaled by deaf people or fluent interpreters of the language. Studies of sign languages, such as those of Liddell (2003), Finau (2004), Johnston & Schembri (2007), and Sinte (2013), have pointed out that sign languages use the general mechanisms of enunciation, that there are no morphological markers of tense inflection of verbs in these languages, and that there are other grammatical and discursive elements involved in the construction of temporal relationships within signed texts, such as hand gestures (lexical items listed in dictionaries as adverbs, such as TODAY, YESTERDAY, TOMORROW, etc.) and other non-manual gestures, such as upper-body movements, hand positions, and the direction of the signers gaze. This thesis intends to demonstrate the specificity of the organization of time in the content of the texts in Libras. The present study takes the aforementioned studies as a starting point and uses the work of Fiorin (2002) about Portuguese Language as a basis for the analysis to present a description of the mechanisms for establishing and organizing the temporal system of each of the texts selected, showing how the MR (moment of reference) and the different moments that make up these stories were marked. The proposal was to survey all the forms by which Libras expresses the present, past and future in its discourses, thus describing what Greimas & Courtés (2012) call the temporal localization in a text and the effects of meaning in terms of establishing time. The analyzed data were transcribed in the ELAN (EUDICO Language Annotator)software following the proposal of McCleary, Viotti & Leite (2010). The analyses performed showed that in some texts of the corpus the marking of time is effected by dictionarized temporal lexical items, by means of enunciative and enuncive débrayages (shifting out), and, in other cases where there is no specific temporal marker, the language uses another discursive mechanismheterocategorical embrayage (shifting in)which uses a neutralization of enunciation categories (person, space, time) to allow time to be constructed spatially and understood based on elements that typically establish the person and create different spaces in the texts.

Le projet de recherche, initié en automne 2014 par le Centre des Technologies Avancées de Sherbrooke, partenariat entre Bombardier Recreational Products (BRP) et l’Université de Sherbrooke, se focalise sur le système de transmission d’un véhicule de sport-tourisme à trois roues dans le but de réduire, d’une part la consommation énergétique de ce dernier et d’autre part le niveau de vibration de ce dernier. La première partie du projet de recherche vise à imaginer, modéliser, dimensionner, optimiser, concevoir et contrôler (end-to-end) un nouvel actionneur d’embrayage électrique innovant et moins énergivore que l’actuel actionneur d’embrayage électrohydraulique utilisé dans la transmission manuelle automatisée (AMT) du véhicule. Grâce à une stratégie de commande avancée, cette rupture technologique doit permettre d’être écoénergétique tout en ayant un niveau de performance élevé et pour un coût acceptable. La deuxième partie du projet de recherche vise à investiguer le sens physique et mathématique d’un phénomène d’oscillations transverses de la courroie de transmission – transmettant le couple du bloc moteur à la roue arrière – observé sur le véhicule pour certains régimes moteurs. Puis, proposer une solution mécatronique innovante, basée sur une stratégie de contrôle spécifique de l’actionneur d’embrayage du véhicule, afin de supprimer ces oscillations de courroie sans altérer l’expérience de conduite. Ce document regroupe l’ensemble des travaux effectués et les résultats obtenus pour les deux projets de recherche. Dans un premier temps, la revue de l’état de l’art sur les embrayages, leurs actionnements et leurs stratégies de contrôle sont présentés. Puis, le nouveau dispositif d’actionnement d’embrayage dimensionné et optimisé et sa stratégie de contrôle sont développés. Ensuite, une nouvelle méthode agile et faible coût pour évaluer expérimentalement la consommation d’énergie d’un dispositif d’actionnement virtuellement intégré à un véhicule sur un cycle normalisé est exposée et appliquée à notre cas d’étude. Par la suite, les travaux réalisés pour comprendre le phénomène d’oscillations de courroie et la solution mécatronique proposée pour supprimer celui-ci sont présentés. Puis, la stratégie de contrôle spécifique de l’actionneur d’embrayage conçue, dans notre cas, pour supprimer les oscillations de courroie est développée en détail. Pour finir, les travaux effectués pour ces deux projets de recherche sont conclus en fin de document.

Les voitures électriques ont peu d’énergie embarquée pour se mouvoir comparativement aux véhicules thermiques. Il est donc important d’optimiser l’efficacité de la chaîne de traction pour maximiser la distance parcourue entre les recharges. Ces voitures utilisent un ratio simple pour coupler le moteur aux roues de la voiture. Le remplacement du ratio simple par une transmission à plusieurs vitesses dans une voiture électrique améliore l’efficacité du système de propulsion. Cependant, l’introduction d’une transmission à plusieurs ratios ne doit pas seulement améliorer l’efficacité énergétique pour recevoir l’acceptabilité du marché. Elle doit aussi offrir un confort de conduite similaire au ratio simple. L’ajout d’un embrayage de déviation du couple à la transmission manuelle permet de réduire ou d’éliminer les interruptions de celui-ci lors du passage des ratios. Cependant, les technologies d’embrayages à friction secs et humides ne sont pas bien adaptées à cette tâche de déviation du couple cependant. D’abord, l’embrayage est ouvert la majeure partie du temps ce qui fait en sorte qu’un embrayage humide aurait de grandes pertes visqueuses. Ensuite, les moteurs électriques tournent rapidement (11 000 révolutions par minute). Cela fait en sorte que l’embrayage dissipe de grandes quantités de chaleur pour ralentir le moteur avant l’engagement du prochain ratio. Un embrayage sec ne contient pas d’huile pour aider à l’extraction de la chaleur et ses bandes de friction s’usent rapidement sous ces conditions. Ce travail de maîtrise propose d’utiliser un embrayage électromagnétique plutôt qu’un embrayage à friction pour dévier le couple moteur. La démarche de conception d’un tel embrayage est présentée. Premièrement, un modèle analytique simple sert à déterminer les dimensions physiques de l’embrayage pour qu’il développe un certain couple électromagnétique. Ce requis provient des spécifications techniques d’une plateforme véhiculaire électrique disponible à l’Université de Sherbrooke (Projet Phoebus). Deuxièmement, des études par éléments finis des champs magnétiques de l’embrayage servent à valider que l’embrayage produit le niveau de couple désiré. L’embrayage est finalement testé dans une transmission manuelle automatisée installée sur un banc de test dynamométrique. Des changements de ratios sans interruption de couple démontrent la viabilité de l’embrayage à courants de Foucault en tant qu’embrayage de déviation du couple.