The fuel consumption of a seagoing vessel is, through a combination of Box-Cox transforms and principal component analysis, reduced to a univariatefunction of the primary principle component with mean model error −3.2%and error standard deviation 10.3%. In the process, a Latin-hypercube-inspired space partitioning sampling technique is developed and successfully used to produce a representative sampleused in determining the regression coefficients. Finally, a formal optimisation problem for minimising the fuel use is described. The problem is derived from a parametrised expression for the fuel consumption, and has only 3, or 2 if simplified, free variables at each timestep. Some information has been redacted in order to comply with NDA restrictions. Most redactions are either names (of vessels or otherwise), units, andin some cases (especially on figures) quantities. / <p>Presentation was performed remotely using Zoom.</p>

Global warming sets a high demand to reduce the CO2 emissions of vehicles. In the European Union heavy-duty road transports account for 6 % of the total greenhouse gases and one of the main factors affecting these emissions is related to the rolling resistance of tyres. The optimal usage of tyres is an important part of solving these challenges, thereby it is important to understand the parameters affecting rolling resistance and the different compromises coupled to them. These compromises could be analysed using computational and experimental methods. To set out the groundwork necessary to minimise the energy consumption of trucks and assess the different parameters affecting tyre behaviour, the following studies have been conducted during this thesis. A framework to model and parametrise truck tyre rubber has been developed for finite element simulations. The presented parallel rheological material model utilises Mooney-Rivlin hyperelasticity, Prony series viscoelasticity, and perfectly plastic networks. A method to reduce tuneable parameters of the model, which significantly simplifies possible parameter studies, is presented. The model has been parametrised using test data from dynamic mechanical analysis of samples from a long haulage heavy truck tyre, and shows a good agreement with the test data. To test the suitability of the modelling technique for tyre simulations, the constitutive model is used in various tyre simulations using the arbitrary Lagrangian-Eulerian method. The material modelling technique is shown to work for static force-deflection as well as dynamic simulations estimating longitudinal force build-up with varying slip levels. Additionally, the modelling technique captures the uneven contact pressure in steady-state rolling, which indicates that the model could also be used in rolling resistance simulations. To study the change of ambient temperature on rolling resistance using experimental methods, a climate wind tunnel is used where the rolling resistance is quantified using a measurement drum. Tests were conducted between -30 °C and +25 °C, and a considerable ambient temperature dependency on rolling resistance was found. Moreover, temperature measurement inside a tyre shoulder is a good indicator for rolling resistance in a broad range of ambient temperatures. Finally, battery-electric long haulage truck driving range calculations are also conducted with varying rolling resistance and air density at different temperatures, showing a significant decrease of driving range with decreasing ambient temperature. / Den globala uppvärmningen ställer höga krav på att minska tunga fordons CO2-utsläpp. Tunga transporter står för 6 % av de totala växthusgaserna i Europeiska unionen och att fokusera på optimal användning av däck är en viktig del för att minska förorenande växthusgaser. Därför är det viktigt att förstå parametrar som påverkar rullmotståndet och olika kompromisser kopplade till dem. Dessa kompromisser skulle kunna analyseras med hjälp av beräkningsmetoder och experimentella metoder. För att lägga grunden för att minimera energiförbrukningen för lastbilar och bedöma olika parametrar som påverkar däckens beteende, har följande studier genomförts i denna avhandling. Ett ramverk för att modellera och parametrisera lastbilsdäcksgummi utvecklades för finita elementmetod-simuleringar. Den presenterade parallella reologiska materialmodellen använder Mooney-Rivlin hyperelasticitet, Prony-series viskoelasticitet och perfekt plastiska nätverk. En metod har utvecklats för att reducera antalet justerbara materialparametrar i modellen, vilket avsevärt förenklar möjliga parameterstudier. Modellen har parametriserats med hjälp av testdata från dynamisk mekanisk analys och visar en god överensstämmelse mellan testdata och simuleringar. Provstavarna skars ut från ett lastbilsdäck för tunga fordon. För att testa modelleringsteknikens lämplighet användes den konstitutiva modellen i olika däcksimuleringar. Materialmodelleringstekniken har visat sig fungera för statisk vertikalstyvhet såväl som dynamiska simuleringar som uppskattar longitudinell kraftgenerering med varierande slipnivåer och olika friktionskoefficienter. Modelleringstekniken fångar ojämnt kontakttryck vid stationär rullning, vilket indikerar att modellen även kan användas i simuleringar av rullmotstånd. För att studera omgivningstemperaturens inverkan på rullmotståndet med experimentella metoder användes en klimatvindtunnel. Tester utfördes mellan -30 °C och +25 °C och rullmotståndet bestämdes med en mättrumma. Ett avsevärt beroende av omgivningstemperaturen på rullmotståndet påvisades. Dessutom indikerade provningen att temperaturmätning inuti däckskuldran är en bra indikator för rullmotstånd i ett brett område av omgivningstemperaturer. Räckviddsberäkningar för en elektrisk fjärrtransportlastbil utfördes med varierande rullmotstånd och luftdensitet vid olika temperaturer, vilket visade en signifikant minskning av körräckvidden med sjunkande omgivningstemperatur. / <p>QC 220525</p>

Closed-loop combustion control is an on-going field of research for improving reducing engine emissions and increasing efficiency. Cylinder pressure is a key parameter to monitor for combustion feedback. Measuring pressure with a transducer is an option, although being able to estimate the pressure based on the crank angle measurement instead would be beneficial in terms of costs. A virtual crank angle based pressure sensor was therefore developed within this thesis. It was studied how the in-cylinder pressure trace for a full closed cycle could be modelled from a pressure trace from a rigid crankshaft model, the angular velocity measurement and heat release modelling. The pressure trace from the crankshaft model was subjected to a singularity at TDC and torsional oscillations, it was therefore of interest to study whether the singularity could be avoided by modelling the heat release. Further on, the indicated work and total heat released during combustion were estimated from the angular velocity measurements as they are important parameters for determining the heat release trace.   It was found that the indicated work could be approximated by comparing the kinetic power trace, obtained from the measured angular velocity, with the piston power trace, estimated using isentropic pressure curves for the compression and expansion within the cylinder. Accurate results were obtained for operating points at 800 rpm while large deviations were seen for higher speeds as a consequence of larger torsional effect on the angular velocity trace; on the form of perturbed oscillations. The results could be improved from local averaging of the kinetic power trace at the occasions of deceleration, although it could be concluded that only the low speed operating were still accurate enough.   The kinetic power trace was attempted to be corrected for torsional power using angular displacement estimations of the crankshaft nodes from a dynamic crankshaft model. Even though the model seemed to capture the torsional behaviour at parts of the cycle, the oscillations could not be completely removed and it was determined that the final work estimate could not be improved from the torsional power estimate. The torsion was further studied regarding frequency and amplitude of the oscillations within the angular velocity and acceleration trace. No clear relations between the torsional behaviour and operating speed and load could be concluded. Further, since inversion of the dynamic crankshaft model for pressure estimation resulted in an improper solution since before, the model was iterated instead. The pressure trace could thereby be derived accounting for torsion, however the trace still contained oscillations which highlights the challenge of estimating the torsion accurately. The torsion is a complex phenomenon to describe and further development of a model for estimating the torsion with high accuracy for all operating points would improve the virtual pressure sensor significantly.   The heat release was, as a first step, modelled as isochoric and isobaric. These models gave information of the limits of SOC by comparing the indicated work from the resulting pressure trace with the work estimate from the angular velocity measurement. Further, one Wiebe function was parametrised such that the resulting pressure derivative during late combustion was adapted to the trace from the crankshaft model in a least-square sense. This allowed for better adaption as the partial pressure trace was subjected to torsional oscillations. The fitted Wiebe function described the diffusive combustion well but missed out the shape of the premixed combustion. Lastly, a double Wiebe function parametrisation was done where the diffusive combustion function was fitted to the late combustion data and the premixed combustion function was adapted such that the resulting indicated work matched the estimated work. To receive more accurate results, the premixed SOC and duration had to be approximated beforehand from the kinetic power trace. The virtual pressure sensor and most of the sub models were most accurate for low speed operating points. It was concluded that the reason is most probably the torsional effect on the input data to all sub models. It was shown that the crankshaft model can be complemented with heat release estimations which improved the final pressure trace and removed the singularity present around TDC. / Förbränningsåterkoppling är ett aktuellt forskningsområde inom utvecklingsarbetet för att minska utsläpp och öka verkningsgraden hos förbränningsmotorer. Cylindertryck är en viktig parameter att mäta . Ett alternativ är att använda en tryckgivare men det skulle vara mer kostnadseffektivt att kunna uppskatta trycket baserat på vevvinkeln som redan idag mäts i motorer. Därav utvecklades en virtuell sensor för uppskattning av cylindertrycket genom detta examensarbete. Studien har berört hur tryck spår, bitvis noggranna för kompressionen och expansionen, från en stel vevaxelmodell kan kompletteras med modeller för värmeavgivningen från förbränningen för att erhålla ett fullt tryck spår. För att kunna bygga och utveckla modellerna utvecklades en metod för att bestämma det indikerade arbetet baserat på den uppmätta varvtalssignalen som beror mycket på hur förbränningen skett och är därmed en viktig parameter vid modellerande av värmeavgivningen.   Det indikerade arbetet kunde uppskattas genom att jämföra den kinetiska effekten med den effekt som kolvarna totalt bidrog med. Det upptäcktes att offseten mellan kurvorna motsvarade effekten av förlusterna och lasten som därmed kunde bestämmas vid de punkter där momentet från cylindrarna var i jämvikt. Den kinetiska effekten beräknades från varvtalssignalen medan effekten från kolvarna uppskattades genom att använda isentropiska tryckkurvor för kompressionen och expansionen, innan och efter förbränningen respektive. Relativt noggranna resultat erhölls för arbetspunkterna med ett varvtal på 800 rpm medan större avvikelser inträdde vid högre varvtal. Anledningen till detta var att torsionssvängningar influerade varvtalssignalen mer vid högre varvtal. Resultaten kunde förbättras genom lokal medelvärdesbildning av den kinetiska effekten vid de decelerationer som sker efter förbränningen i respektive cylinder. II   Torsionens inverkan på vevaxelns dynamik uppskattades genom att använda estimeringar av förvridningen av vevaxeln från en dynamisk vevaxelmodell. Uppskattningen tycktes vara tillräckligt noggrann inom vissa intervall men det var inte möjligt att avlägsna torsionssvängningarna i kinetiska effektspåret för hela cykeln. Uppskattningen av indikerat arbete kunde därför inte förbättras genom denna torsionsuppskattning. Torsionen var vidare studerad i form av frekvens och amplitud av svängningarna inom varvtalssignalen. Inga tydliga samband kunde säkerställas mellan svängningarna och arbetspunkternas varvtal och last. Detta tyder på att torsionen är för komplex att förutse. Vidare, då invertering av den dynamiska vevaxelmodellen tidigare visat sig ge en oriktig lösning kunde modellen istället itereras för att bestämma tryck spåret likt tidigare gjort för den stela vevaxelmodellen. Torsionssvängningarna influerade dock fortfarande det resulterande tryck spåret. Det finns stor potential att förbättra den virtuella sensorn om torsionen kan uppskattas noggrant för alla arbetspunkter.   Värmeavgivningen från förbränning var först modellerad som isochorisk och isobarisk i två respektive modeller. Dessa modeller gav information om gränsvärdena för tändningen genom att finna den tändning för modellerna som resulterade i samma arbete som det tidigare estimerade indikerade arbetet. Därefter anpassades en Wiebe funktion så att den resulterande tryckderivatan minsta-kvadrat anpassades till tryckderivatan från vevaxelmodellen under den sena förbränningen där vevaxelmodellen var mest noggrann. Wiebe funktion gav en bra anpassning till den senare diffusiva förbränningen men var inte tillräcklig för att beskriva den förblandade förbränningen. Slutligen anpassades två Wiebe funktioner där den diffusiva förbränningen anpassades likt för singel Wiebe-funktions anpassningen medan den förblandade förbränningen anpassades så att det resulterande arbetet stämde med det uppskattade indikerade arbetet. För att få bättre resultat bestämdes den förblandade förbränningens start och duration från uppskattningen av den kinetiska effekten innan anpassningen.   Den virtuella trycksensorn och de flesta av dess delmodeller var mest noggranna för arbetspunkterna vid låga varvtal. Slutsatsen var att det var främst på grund av torsionssvängningarnas påverkan på insignalerna till delmodellerna som noggrannheten föll för de högra varvtalen. Genom denna studie visades det att deltrycksspåret från vevaxelmodellen kunde kompletteras med en modell för värmeavgivningen för att slutligen få en bättre uppskattning av hela tryck spåret där singulariteten vid TDC kunde undvikas.

Closed-loop combustion control is an on-going field of research for improving reducing engine emissions and increasing efficiency. Cylinder pressure is a key parameter to monitor for combustion feedback. Measuring pressure with a transducer is an option, although being able to estimate the pressure based on the crank angle measurement instead would be beneficial in terms of costs. A virtual crank angle based pressure sensor was therefore developed within this thesis. It was studied how the in-cylinder pressure trace for a full closed cycle could be modelled from a pressure trace from a rigid crankshaft model, the angular velocity measurement and heat release modelling. The pressure trace from the crankshaft model was subjected to a singularity at TDC and torsional oscillations, it was therefore of interest to study whether the singularity could be avoided by modelling the heat release. Further on, the indicated work and total heat released during combustion were estimated from the angular velocity measurements as they are important parameters for determining the heat release trace. It was found that the indicated work could be approximated by comparing the kinetic power trace, obtained from the measured angular velocity, with the piston power trace, estimated using isentropic pressure curves for the compression and expansion within the cylinder. Accurate results were obtained for operating points at 800 rpm while large deviations were seen for higher speeds as a consequence of larger torsional effect on the angular velocity trace; on the form of perturbed oscillations. The results could be improved from local averaging of the kinetic power trace at the occasions of deceleration, although it could be concluded that only the low speed operating were still accurate enough. The kinetic power trace was attempted to be corrected for torsional power using angular displacement estimations of the crankshaft nodes from a dynamic crankshaft model. Even though the model seemed to capture the torsional behaviour at parts of the cycle, the oscillations could not be completely removed and it was determined that the final work estimate could not be improved from the torsional power estimate. The torsion was further studied regarding frequency and amplitude of the oscillations within the angular velocity and acceleration trace. No clear relations between the torsional behaviour and operating speed and load could be concluded. Further, since inversion of the dynamic crankshaft model for pressure estimation resulted in an improper solution since before, the model was iterated instead. The pressure trace could thereby be derived accounting for torsion, however the trace still contained oscillations which highlights the challenge of estimating the torsion accurately. The torsion is a complex phenomenon to describe and further development of a model for estimating the torsion with high accuracy for all operating points would improve the virtual pressure sensor significantly. The heat release was, as a first step, modelled as isochoric and isobaric. These models gave information of the limits of SOC by comparing the indicated work from the resulting pressure trace with the work estimate from the angular velocity measurement. Further, one Wiebe function was parametrised such that the resulting pressure derivative during late combustion was adapted to the trace from the crankshaft model in a least-square sense. This allowed for better adaption as the partial pressure trace was subjected to torsional oscillations. The fitted Wiebe function described the diffusive combustion well but missed out the shape of the premixed combustion. Lastly, a double Wiebe function parametrisation was done where the diffusive combustion function was fitted to the late combustion data and the premixed combustion function was adapted such that the resulting indicated work matched the estimated work. To receive more accurate results, the premixed SOC and duration had to be approximated beforehand from the kinetic power trace. The virtual pressure sensor and most of the sub models were most accurate for low speed operating points. It was concluded that the reason is most probably the torsional effect on the input data to all sub models. It was shown that the crankshaft model can be complemented with heat release estimations which improved the final pressure trace and removed the singularity present around TDC. / Förbränningsåterkoppling är ett aktuellt forskningsområde inom utvecklingsarbetet för att minska utsläpp och öka verkningsgraden hos förbränningsmotorer. Cylindertryck är en viktig parameter att mäta . Ett alternativ är att använda en tryckgivare men det skulle vara mer kostnadseffektivt att kunna uppskatta trycket baserat på vevvinkeln som redan idag mäts i motorer. Därav utvecklades en virtuell sensor för uppskattning av cylindertrycket genom detta examensarbete. Studien har berört hur tryck spår, bitvis noggranna för kompressionen och expansionen, från en stel vevaxelmodell kan kompletteras med modeller för värmeavgivningen från förbränningen för att erhålla ett fullt tryck spår. För att kunna bygga och utveckla modellerna utvecklades en metod för att bestämma det indikerade arbetet baserat på den uppmätta varvtalssignalen som beror mycket på hur förbränningen skett och är därmed en viktig parameter vid modellerande av värmeavgivningen. Det indikerade arbetet kunde uppskattas genom att jämföra den kinetiska effekten med den effekt som kolvarna totalt bidrog med. Det upptäcktes att offseten mellan kurvorna motsvarade effekten av förlusterna och lasten som därmed kunde bestämmas vid de punkter där momentet från cylindrarna var i jämvikt. Den kinetiska effekten beräknades från varvtalssignalen medan effekten från kolvarna uppskattades genom att använda isentropiska tryckkurvor för kompressionen och expansionen, innan och efter förbränningen respektive. Relativt noggranna resultat erhölls för arbetspunkterna med ett varvtal på 800 rpm medan större avvikelser inträdde vid högre varvtal. Anledningen till detta var att torsionssvängningar influerade varvtalssignalen mer vid högre varvtal. Resultaten kunde förbättras genom lokal medelvärdesbildning av den kinetiska effekten vid de decelerationer som sker efter förbränningen i respektive cylinder. Torsionens inverkan på vevaxelns dynamik uppskattades genom att använda estimeringar av förvridningen av vevaxeln från en dynamisk vevaxelmodell. Uppskattningen tycktes vara tillräckligt noggrann inom vissa intervall men det var inte möjligt att avlägsna torsionssvängningarna i kinetiska effektspåret för hela cykeln. Uppskattningen av indikerat arbete kunde därför inte förbättras genom denna torsionsuppskattning. Torsionen var vidare studerad i form av frekvens och amplitud av svängningarna inom varvtalssignalen. Inga tydliga samband kunde säkerställas mellan svängningarna och arbetspunkternas varvtal och last. Detta tyder på att torsionen är för komplex att förutse. Vidare, då invertering av den dynamiska vevaxelmodellen tidigare visat sig ge en oriktig lösning kunde modellen istället itereras för att bestämma tryck spåret likt tidigare gjort för den stela vevaxelmodellen. Torsionssvängningarna influerade dock fortfarande det resulterande tryck spåret. Det finns stor potential att förbättra den virtuella sensorn om torsionen kan uppskattas noggrant för alla arbetspunkter. Värmeavgivningen från förbränning var först modellerad som isochorisk och isobarisk i två respektive modeller. Dessa modeller gav information om gränsvärdena för tändningen genom att finna den tändning för modellerna som resulterade i samma arbete som det tidigare estimerade indikerade arbetet. Därefter anpassades en Wiebe funktion så att den resulterande tryckderivatan minsta-kvadrat anpassades till tryckderivatan från vevaxelmodellen under den sena förbränningen där vevaxelmodellen var mest noggrann. Wiebe funktion gav en bra anpassning till den senare diffusiva förbränningen men var inte tillräcklig för att beskriva den förblandade förbränningen. Slutligen anpassades två Wiebe funktioner där den diffusiva förbränningen anpassades likt för singel Wiebe-funktions anpassningen medan den förblandade förbränningen anpassades så att det resulterande arbetet stämde med det uppskattade indikerade arbetet. För att få bättre resultat bestämdes den förblandade förbränningens start och duration från uppskattningen av den kinetiska effekten innan anpassningen. Den virtuella trycksensorn och de flesta av dess delmodeller var mest noggranna för arbetspunkterna vid låga varvtal. Slutsatsen var att det var främst på grund av torsionssvängningarnas påverkan på insignalerna till delmodellerna som noggrannheten föll för de högra varvtalen. Genom denna studie visades det att deltrycksspåret från vevaxelmodellen kunde kompletteras med en modell för värmeavgivningen för att slutligen få en bättre uppskattning av hela tryck spåret där singulariteten vid TDC kunde undvikas.

Data loss has always been a side effect of sharing 3D models between different CAD systems. Continuous research and new frameworks have been implemented to minimise the data loss in CAD and in other downstream applications separately like 3D visual graphics applications (eg. 3DS Max, Blender etc.). As a first step into this research area, the thesis is an explorative study on understanding the problem of CAD data loss while exchanging models between a CAD application and a visual application. The thesis is performed at Tacton systems which provides product configurations to their customers in both CAD and visual environments and hence the research is focussed on reusing the CAD data in visual applications or restoring the data after exchange. The research questions are framed to answer the reasons of data loss and address the possible implementation techniques at the company. Being a niche topic, the thesis required inputs from different perspectives and knowledge sharing from people outside the company which proves the significance of open innovation in technology-oriented companies. Ten different ideas were brainstormed and developed into concepts to solve the problem of data loss. All the concepts are analysed and evaluated to check the functionality and feasibility of implementing it within the company workflow. The evaluations resulted in different concepts that are capable of solving the research problem. They have also been verified with various people internal and external to the company. The results also highlight the strengths and weaknesses of each of these concepts giving clear instructions to the company on the next steps. / Dataförluster har alltid varit en följd av att dela 3D-modeller mellan olika CAD-system. I forskning har nya metoder utvecklats och implementerats för att minimera dataförlusten i CAD och andra program, som t.ex. visuella 3D-grafikapplikationer (3DS Max, Blender etc.). Denna rapport är resultatet av en studie kring CAD-dataförluster när man överför modeller mellan ett CAD-program och ett visualiseringsprogram. Studien har utförts vid Tacton Systems AB, som tillhandahåller produktkonfigureringslösningar både i CAD-program och i visuella miljöer och därför har studien haft fokus på att återanvända eller återskapa CAD-data i visualiseringsprogramvaror. Forskningsfrågorna är inriktade på att hitta orsaker till dataförlusterna och möjliga lösningar för företaget. Eftersom detta är ett högspecialiserat ämne krävde arbetet insatser från olika perspektiv och kunskapsinhämtning från människor också utanför företaget, vilket visar på betydelsen av öppen innovation i teknikorienterade företag. Tio olika idéer togs fram och utvecklades till koncept för att lösa problemet med dataförluster. Alla koncept har analyserats och utvärderats för att bedöma deras funktionalitet och genomförbarhet, för att implementera dem inom företagets arbetsflöde. Utvärderingarna resulterade i sex olika koncept som skulle kunna lösa problemet. Dessa koncept har diskuterats och verifierats med olika personer inom och utanför företaget. Resultatet visar styrkor och svagheter i vart och ett av dessa koncept och ger tydliga rekommendationer till företaget om nästa steg.

A mechatronic system is an assembly of technological components, such as a mechanism, sensors, actuators, and a control unit. Recently, a number of researchers and industrial manufacturers have highlighted the potential advantages of lightweight parallel mechanisms with respect to the accuracy, dynamic performances, construction cost, and transportability issues. The design of a mechatronic system with such a mechanism requires a multidisciplinary approach, where the mechanical deformations have to be considered. This thesis proposes two original contributions in this framework. (i) First, a modular and systematic method is developed for the integrated simulation of mechatronic systems, which accounts for the strongly coupled dynamics of the mechanical and non-mechanical components. The equations of motion are formulated using the nonlinear Finite Element approach for the mechanism, and the block diagram language for the control system. The time integration algorithm relies on the generalized-alpha method, known in structural dynamics. Hence, well-defined concepts from mechanics and from system dynamics are combined in a unified formulation, with guaranteed convergence and stability properties. Several applications are treated in the fields of robotics and vehicle dynamics. (ii) Usual methods in flexible multibody dynamics lead to complex nonlinear models, not really suitable for control design. Therefore, a systematic nonlinear model reduction technique is presented, which transforms an initial high-order Finite Element model into a low-order and explicit model. The order reduction is obtained using the original concept of Global Modal Parameterization: the motion of the assembled mechanism is described in terms of rigid and flexible modes, which have a global physical interpretation in the configuration space. The reduction procedure involves the component-mode technique and an approximation strategy in the configuration space. Two examples are presented: a four-bar mechanism, and a parallel kinematic machine-tool. Finally, both simulation and modeling tools are exploited for the dynamic analysis and the control design of an experimental lightweight manipulator with hydraulic actuators. A Finite Element model is first constructed and validated with experimental data. A reduced model is derived, and an active vibration controller is designed on this basis. The simulation of the closed-loop mechatronic system predicts remarkable performances. The model-based controller is also implemented on the test-bed, and the experimental results agree with the simulation results. The performances and the other advantages of the control strategy demonstrate the relevance of our developments in mechatronics.

Dans cette thèse, nous présentons des solutions pour la conception des systèmes de contrôle actif de vibrations. Dans la première partie, des méthodes de contrôle par action anticipatrice (feedforward) sont développées. Celles-ci sont dédiées à la suppression des perturbations bande large en utilisant une image de la perturbation mesurée par un deuxième capteur, en amont de la variable de performance à minimiser. Les algorithmes présentés dans cette mémoire sont conçus pour réaliser de bonnes performances et maintenir la stabilité du système en présence du couplage positif interne qui apparaît entre le signal de commande et l'image de la perturbation. Les principales contributions de cette partie sont l'assouplissement de la condition de « Stricte Positivité Réelle » (SPR) par l'utilisation des algorithmes d'adaptation « Intégrale + Proportionnelle » et le développement de compensateurs à action anticipatrice (feedforward) sur la base de la paramétrisation Youla-Kučera. La deuxième partie de la thèse concerne le rejet des perturbations bande étroite par contre-réaction adaptative (feedback). Une méthode d'adaptation indirecte est proposée pour le rejet de plusieurs perturbations bande étroite en utilisant des filtres Stop-bande et la paramétrisation Youla-Kučera. Cette méthode utilise des Filtres Adaptatifs à Encoche en cascade pour estimer les fréquences de perturbations sinusoïdales puis des Filtres Stop-bande pour introduire des atténuations aux fréquences estimées. Les algorithmes sont vérifiés et validés sur un dispositif expérimental disponible au sein du département Automatique du laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble. / In this thesis, solutions for the design of robust Active Vibration Control (AVC) systems are presented. The thesis report is composed of two parts. In the first one, feedforward adaptive methods are developed. They are dedicated to the suppression of large band disturbances and use a measurement, correlated with the disturbance, obtained upstream from the performance variable by the use of a second transducer. The algorithms presented in this thesis are designed to achieve good performances and to maintain system stability in the presence of the internal feedback coupling which appears between the control signal and the image of the disturbance. The main contributions in this part are the relaxation of the Strictly Positive Real (SPR) condition appearing in the stability analysis of the algorithms by use of “Integral + Proportional” adaptation algorithms and the development of feedforward compensators for noise or vibration reduction based on the Youla-Kučera parameterization. The second part of this thesis is concerned with the negative feedback rejection of narrow band disturbances. An indirect adaptation method for the rejection of multiple narrow band disturbances using Band-Stop Filters (BSF) and the Youla-Kučera parameterization is presented. This method uses cascaded Adaptive Notch Filters (ANF) to estimate the frequencies of the disturbances' sinusoids and then, Band-stop Filters are used to shape the output sensitivity function independently, reducing the effect of each narrow band signal in the disturbance. The algorithms are verified and validated on an experimental setup available at the Control Systems Department of GIPSA-Lab, Grenoble, France.

Um eine zielgerichtete Ableitung von Fahrzeugeigenschaften in frühen Entwicklungsphasen zu ermöglichen, ist eine Subsystemebene erforderlich, die eine konzeptunabhängige Auslegung des Gesamtfahrzeugverhaltens zulässt. In der vorliegenden Arbeit wird daher eine neue Methodik zur Auslegung von Fahrkomfort-Kennwerten auf Basis von Subsystemeigenschaften vorgestellt. Neben der Entwicklung eines geeigneten Modellansatzes, in dem die Subsysteme des Gesamtfahrzeugs durch Greybox-Modelle ohne Komponentenbezug miteinander verknüpft werden, stehen dabei auch dessen Parametrierung sowie die Integration der Methodik im Entwicklungsprozess im Vordergrund. Zur Ableitung der damit verbundenen physikalisch-mechanischen Zusammenhänge werden statische und dynamische Achsprüfstände sowie Simulationen eingesetzt. Die Anwendung der Methodik lässt eine gezielte Eigenschaftsableitung zwischen Gesamtfahrzeug-, Subsystem- und Komponentenebene im Fahrkomfort zu, bei der die Subsystemebene als neue Referenz für die Ableitung von Komponenteneigenschaften dient. Weiterhin erlaubt das Vorgehen eine eigenschaftsbasierte Vorauswahl optimaler Komponentenkonzepte sowie detaillierte Wettbewerbsanalysen. Dadurch wird eine nachhaltige Steigerung der Effizienz im Entwicklungsprozess des Fahrkomforts ermöglicht.

Efforts to reduce greenhouse gas emissions from today’s increasing number of cars and trucks, are crucial in counteracting global warming. These efforts include the intent to reduce the effects of the resistive forces acting on the vehicle. Rolling resistance is one of these forces. A reduction in rolling resistance would aid in reducing greenhouse gas emissions, while also reducing the driving costs and increasing the driving range per charge for electric vehicles. This PhD research contributes to these efforts by the development of a rolling resistance measurement method on a flat track test equipment that avoids the curvature effects present in the standardised drum test. Another contribution is the development of a rolling resistance model that can describe the relationship between the tyre deformation and the forces acting on the tyre. The model is parametrised by results from the developed measurement method and is simple enough to be included in complete vehicle dynamicssimulations. In this thesis, the effects of different operational conditions, such as inflation pressure, tyre temperature, speed, load, road surface or tyre angles, are investigated and presented. The results from this investigation were used for the development of the measurement method for flat track test equipment. Tyre temperature is an important operating condition influencing rolling resistance and the proposed measurement method can be used to investigate rolling resistance at different tyre temperatures. The results obtained with the proposedmeasurement method, which are comparable to drum measurements performed under the same operating conditions, are used to parameterise the developed rolling resistance model. The model gives a good fit for the relationship between rolling resistance and tyre deformation. The measurement method and the model build a good platform for deeper investigations of rolling resistance and its connection to tyre temperature. / Arbete för att minska utsläppen av växthusgaser från det ökande antalet bilar och lastbilar är en viktig del i att motverka den globala uppvärmningen. Detta kan göras genom att reducera påverkan från de resistiva krafter som påverkar fordonet, med fokus på rullmotståndet. En minskning av fordonens rullmotstånd skulle medverka till att minska växthusgasutsläppen samt bidra till att reducera körkostnaderna och öka räckvidden per laddning för elbilar.Denna licentiatuppsats bidrar till detta genom att skapa en metod för rullmotståndsmätningar på plant underlag, för att kunna undvikakrökningseffekterna i den standardiserade trummätningen. Ett annatbidrag är en rullmotståndsmodell som beskriver växelverkan mellan däckdeformationer och däckkrafter. Modellen parametriseras med resultat från den framtagna mätmetoden och är tillräckligt enkel för att vara användbar i en komplett fordonsdynamiksimulering. I denna uppsats presenteras påverkan av olika driftsvillkor som däcktryck, däcktemperatur, hastighet, last, underlag och kurvatur. Dessa resultat nyttjades i utvecklandet av nämnda mätmetod för rullmotståndsmätningar på plant underlag. Däcktemperatur är ett viktigt driftsförhållande med stor påverkan på rullmotståndet och den föreslagna mätmetoden kan användas för att mäta rullmotstånd vid olika däcktemperaturer. Denna mätmetod användes sedan för att parametrisera indata till den utvecklade rullmotståndsmodellen. Det visade sig att modelldata avviker från uppmätt data för förhållandet mellan hjullast och däckdeformation på grund av modellgeometrin. Men modellen ger en god överenstämmelse för förhållandet mellan däckdeformation och rullmotstånd. Mätmetoden är, tillsammans med den föreslagna modellen, en bra bas för mer genomgående undersökningar av rullmotstånd och dess korrelation med däcktemperatur.

Efforts to reduce greenhouse gas emissions from today’s increasing number of cars and trucks, are crucial in counteracting global warming. These efforts include the intent to reduce the effects of the resistive forces acting on the vehicle. Rolling resistance is one of these forces. A reduction in rolling resistance would aid in reducing greenhouse gas emissions, while also reducing the driving costs and increasing the driving range per charge for electric vehicles. This PhD research contributes to these efforts by the development of a rolling resistance measurement method on a flat track test equipment that avoids the curvature effects present in the standardised drum test. Another contribution is the development of a rolling resistance model that can describe the relationship between the tyre deformation and the forces acting on the tyre. The model is parametrised by results from the developed measurement method and is simple enough to be included in complete vehicle dynamicssimulations. In this thesis, the effects of different operational conditions, such as inflation pressure, tyre temperature, speed, load, road surface or tyre angles, are investigated and presented. The results from this investigation were used for the development of the measurement method for flat track test equipment. Tyre temperature is an important operating condition influencing rolling resistance and the proposed measurement method can be used to investigate rolling resistance at different tyre temperatures. The results obtained with the proposedmeasurement method, which are comparable to drum measurements performed under the same operating conditions, are used to parameterise the developed rolling resistance model. The model gives a good fit for the relationship between rolling resistance and tyre deformation. The measurement method and the model build a good platform for deeper investigations of rolling resistance and its connection to tyre temperature. / Arbete för att minska utsläppen av växthusgaser från det ökande antalet bilar och lastbilar är en viktig del i att motverka den globala uppvärmningen. Detta kan göras genom att reducera påverkan från de resistiva krafter som påverkar fordonet, med fokus på rullmotståndet. En minskning av fordonens rullmotstånd skulle medverka till att minska växthusgasutsläppen samt bidra till att reducera körkostnaderna och öka räckvidden per laddning för elbilar.Denna licentiatuppsats bidrar till detta genom att skapa en metod för rullmotståndsmätningar på plant underlag, för att kunna undvikakrökningseffekterna i den standardiserade trummätningen. Ett annatbidrag är en rullmotståndsmodell som beskriver växelverkan mellan däckdeformationer och däckkrafter. Modellen parametriseras med resultat från den framtagna mätmetoden och är tillräckligt enkel för att vara användbar i en komplett fordonsdynamiksimulering. I denna uppsats presenteras påverkan av olika driftsvillkor som däcktryck, däcktemperatur, hastighet, last, underlag och kurvatur. Dessa resultat nyttjades i utvecklandet av nämnda mätmetod för rullmotståndsmätningar på plant underlag. Däcktemperatur är ett viktigt driftsförhållande med stor påverkan på rullmotståndet och den föreslagna mätmetoden kan användas för att mäta rullmotstånd vid olika däcktemperaturer. Denna mätmetod användes sedan för att parametrisera indata till den utvecklade rullmotståndsmodellen. Det visade sig att modelldata avviker från uppmätt data för förhållandet mellan hjullast och däckdeformation på grund av modellgeometrin. Men modellen ger en god överenstämmelse för förhållandet mellan däckdeformation och rullmotstånd. Mätmetoden är, tillsammans med den föreslagna modellen, en bra bas för mer genomgående undersökningar av rullmotstånd och dess korrelation med däcktemperatur.