La réflexion portée par cette thèse vise l’amélioration de l’accès à la conduite automobile aux personnes paraplégiques. Il s’agit de développer une solution innovante pour l’assistance à la conduite automobile, en employant la technologie X-by-Wire. Une expertise a été réalisée afin d’évaluer l’existant dans ce domaine et identifier le manquant. A l’issue de cette étape cruciale, un nouveau concept de frein par action sur le volant, couplé à un système de direction filo-commandé « Steer-by-Wire » a été proposé. Nous avons pu mettre en évidence les avantages apportés en matière de sécurité et d’ergonomie, en étalant l’utilisation même aux conducteurs valides. La partie dominante de cette thèse a été orientée vers une étude théorique approfondie, touchant à la modélisation, simulation et validation de quelques processus dynamiques, qui interviennent dans le fonctionnement du concept proposé. Dans ce contexte, un modèle dynamique du buste en situation de conduite a été établi et validé expérimentalement. L’influence du mouvement de tangage du véhicule a été également abordée. Un modèle dynamique d’un système de direction « Steer-by-Wire » a été proposé et expérimenté pour reproduire un retour haptique au volant assez réaliste. Afin de concrétiser l’idée, un démonstrateur a été fabriqué, doté de deux servomoteurs pour la création et la gestion des retours d’efforts freinage et volant. La solution mécanique retenue, nous a permis d’intégrer une assistance active au freinage d’urgence. Enfin, un banc d’essai avec acquisition de données sur PC en temps réel a été réalisé avec le démonstrateur. Des résultats théoriques et expérimentaux concluants et prometteurs ont été dévoilés / Reflection carried by this thesis aims to improve access to automotive driving for paraplegics people. That consists to develop an innovative solution for driving assistance by using X-by-Wire technology. Expertise has been achieved beforehand in order to evaluate the existing devices in this field and explore new open ways. After this crucial step, a new concept of braking handwheel coupled to a steering-by-wire system was proposed. We showed the relevant advantages provided by the proposed device in the safety and ergonomics domains, by spreading its use also to the valid drivers. The main axis of this thesis was dedicated to a detailed theoretical study, involving modeling, simulation and validation of some dynamic processes, influencing operation of the proposed concept. In this context, a dynamic model of the driver's bust in driving situation has been established and validated experimentally. The influence of the pitching movement of the vehicle was also discussed. A dynamic model for a steering-by-wire system was developed and tested to reproduce a realistic handwheel feedback. In order to concretize our idea, a demonstrator has been designed and created, by using two DC engines to provide and manage feedbacks of braking and steering on handwheel. The chosen mechanical solution allowed us to integrate an active assistance in emergency braking. Finally, experiments were realized with prototype by using data acquisition on PC in real time. Interesting and promising theoretical and experimental results were exposed.

Th. doct.-ing.--Génie électrique--Grenoble--I.N.P.G., 1984. N°: DI 435.

Les cerf-volants existent depuis l'Antiquité, mais leur utilisation comme moyen de récupération de l'énergie éolienne est relativement récente. Pourtant, leur légèreté et leur capacité à aller chercher les vents forts et réguliers en altitude en font un dispositif compétitif pour produire de l'électricité ou pour tracter des navires commerciaux. En effet, un cerf-volant peut espérer produire plus de $10$ kW.m$^{-2}$. Cela implique qu'un cerf-volant de $1000$ m$^2$ pourrait apporter une assistance substantielle (typiquement $20$ $%$) à la propulsion des plus gros cargos actuels. Cette thèse s'intéresse à deux problèmes associés au développement de tels cerf-volants:Comment les faire décoller et atterrir de manière autonome et sans risque de les perdre? L'utilisation de cerf-volants à structure gonflable donne l'avantage d'avoir une aile rigide et légère en vol et compacte lors de son stockage. Pour aider au dimensionnement de ces cerf-volants, nous étudions dans le première partie de la thèse le comportement des structures gonflables soumis à des chargements statiques et dynamiques.Comment s'assurer de son vol stable? Une fois qu'il a décollé, un cerf-volant doit pouvoir rester en l'air. Il apparait cependant que dans certaines conditions, les cerf-volants entrent dans des oscillations de grandes amplitudes avant de tomber au sol. Grâce à des expériences en soufflerie, nous étudions dans la seconde partie de la thèse l'origine de ces oscillations et les conditions à réunir pour les éviter. / Kites exist since ancient times, but their use as wind energy harvesting device is relatively recent. Still, their light weight and ability catch strong and steady winds in altitude make them a competitive mean to generate electricity or to tow commercial ships. Indeed, a kite can typically produce $10$ kW.m$^{-2}$. This implies that a $1000$ m$^2$ kite could provide substantial assistance ($20$ $%$) to the propulsion of the biggest current tankers. This thesis focuses on two issues associated with the development of such kites:How can one perform autonomous take off and landing without the risk of losing them? Kites with inflatable structures take advantage rigidity and lightness during flight and from high compactness during storage. It also allows them to float if they crash on the ocean. To design those kites, we study in the first part of the thesis the behavior of inflatable structures under static and dynamic loadings.How can one achieve a stable flight? Once it takes off, it appears that under certain conditions, the kites undergo large amplitude oscillations that eventually lead to their fall onto the ground. Using wind tunnel experiments, we examine in the second part of the thesis the origin of these oscillations and the conditions which prevent them from occurring.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

No description available.

L’utilisation de paliers magnétiques est de plus en plus fréquente étant donné les avantages que cette technologie apporte. En effet, ces derniers permettent de léviter un objet rotatif grâce à un champ magnétique. Un roulement à billes peut être substitué par un palier magnétique. Cette substitution permet de réduire les entretiens, diminuer les pertes par friction et augmenter la durée de vie du système. Des applications nécessitant d’hautes vitesses de rotation et des pertes réduites constituent des situations exemplaires de l’utilisation de cette technologie. Un palier magnétique est une technologie avec de nombreux avantages et certains inconvénients. Par exemple, un palier magnétique hybride est un système naturellement instable et la force d’attraction magnétique est une équation fortement non-linéaire en fonction du courant et de l’entrefer. Ces caractéristiques démontrent qu’une loi de commande est nécessaire afin de stabiliser le palier magnétique. De plus, la loi de commande doit être précise et rapide. Les principales applications d’un palier magnétique incluent une rotation de l’objet en lévitation. Ceci nécessite une erreur en régime permanent nulle et une commande ajustable rapidement afin d’assurer une stabilité en tout temps. Ce mémoire traite de la validation expérimentale d’une loi de commande linéaire sur un palier magnétique sans rotation jumelant des aimants permanents et des électroaimants. Dans la littérature actuelle, la plupart des études portent sur les paliers magnétiques actifs, c’est-à-dire qui ne comportent que des électroaimants. L’ajout d’aimants permanents diminue la consommation énergétique du palier magnétique mais augmente la complexité de la loi de commande. Le présent mémoire démontre qu’il est possible de stabiliser un palier magnétique hybride homopolaire en utilisant une loi de commande linéaire tel le PID (proportionnel, intégral, dérivé). Cette étude apporte des nouvelles données à la littérature, en validant à l’aide d’un montage expérimental la loi de commande conçue et simulée à partir de MATLAB[indice supérieur MC].

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La recherche de configurations d’aéronefs plus efficaces mène les ingénieurs à explorer de nouveaux concepts tels que l’aile volante, l’aile haubanée ou l’aile en jointive. Contrairement à la configuration classique aile-fuselage, qui est bien connue et étudiée, le comportement en vol de ces nouveaux concepts d'avion est peu connu. Dans ce contexte, la conception, la construction et les essais de modèles à l'échelle aéroélastiquement semblables se présentent comme un moyen peu risqué d'acquérir des connaissances expérimentales sur ces nouveaux concepts. Un modèle aéroélastiquement semblable présente le même comportement aéroélastique (mis à l’échelle) que l’avion de référence à échelle réelle. En général, le même comportement aéroélastique implique de reproduire les mêmes déplacements pour des conditions du flux d’air données, ainsi que les mêmes vitesses de flottement ou de divergence statique mises à l'échelle. Pour résoudre le problème de similitude, l'approche est divisée en trois parties. Dans le premier cas, nous traitons le problème de similitude aéroélastique lorsque les paramètres de similitude du flux aérodynamique peuvent être complètement préservés. Dans cette situation, le problème consiste simplement à reproduire la réponse dynamique modale de l’aile mise à l'échelle en optimisant les propriétés de la structure et de la masse. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur l’optimisation du design de la forme de l’aile pour reproduire la réponse du flottement lorsque les paramètres de remise à l’échelle du flux aérodynamique ne peuvent pas être atteints. / The search for more efficient aircraft configurations leads designers to explore new concepts such as the blended wing body, the strut-braced wing, or the box wing. Unlike the classical wing-fuselage configuration, which is well known and understood, few is known about the in-flight behavior of these new aircraft concepts. In that context, the design, construction, and testing of unmanned aeroelastically scaled models presents itself as a low-risk means of acquiring experimental knowledge on these new concepts. An aeroelastically scaled model exhibits the same scaled aeroelastic behavior as the full-scale reference aircraft. Typically, the same aeroelastic behavior implies matching the displacements for some given scaled airflow conditions, as well as the scaled flutter or static divergence speeds. To address the similarity problem, we divide the approach in three parts. In the first one we deal with the aeroelastic similarity problem when the aerodynamic flow scaling conditions can be completely preserved. In that situation, the problem is reduced to simply matching the scaled modal dynamic response of the wing through optimization of the structure and mass properties. In the second part, we focus on the wing planform design optimization to match the flutter response when the airflow scaling parameters cannot be achieved.

- Le stockage d'énergie est omniprésent dans les installations électriques actuelles. A cet effet, trois laboratoires se sont associés afin de réaliser un système de stockage d'énergie par volant d'inertie. Le but de cette thèse a été de réaliser une suspension magnétique à faible coût de production et à consommation électrique nulle ou la plus réduite possible. Cette suspension destinée au maintien du volant d'inertie en rotation doit permettre d'éliminer partiellement les roulements à billes, afin de s'affranchir de l'usure et de la dissipation d'énergie par frottement. Pour ce faire, une étude approfondie des phénomènes statiques et dynamiques à été nécessaire du fait des nombreux phénomènes électromagnétiques et mécaniques déstabilisant. Enfin, la réalisation d'un prototype de suspension magnétique nous a permis de tester et de valider nos modèles puis de faire apparaître les avantages et inconvénients de la géométrie choisie.

Tourner le volant d'une automobile peut s'avérer difficile pour les conducteurs ayant des déficiences motrices des membres supérieurs. En effet, ce mouvement demande une grande mobilité et une force musculaire non négligeable. A ce jour, les directions assistées automobiles sont réglées uniquement sur le ressenti des conducteurs sans déficiences motrices. Le projet ANR VTT VolHand, dans lequel ce travail de recherche s'inscrit, ambitionne d'apporter une réponse à cette problématique. L'objectif de cette thèse est de renseigner la biomécanique du geste déjà chez le conducteur sans déficiences motrices (sain). Pour cela, l'interaction main/volant, ainsi que la cinématique (ex. angles articulaires) et la dynamique (ex. efforts sur volant, efforts articulaires) du geste de tourner le volant sont étudiés au travers de plusieurs analyses multidimensionnelles multivariables (atemporelle et temporelle). La méthode originale proposée s'appuie sur un découpage flou du volant et des variables cinématiques et dynamiques. La population expérimentée compte une centaine de sujets, dont 23 sujets sans déficience motrice. La plateforme expérimentale regroupe principalement un simulateur automobile compact permettant le recueil des efforts développés par chaque main, une consigne de suivi de trajectoire incitant le conducteur à reproduire un angle désiré et un système optoélectronique mesurant le geste de tourner le volant.Les résultats de l'analyse de l'interaction main/volant mettent en évidence 3 profils de conducteurs : les conducteurs croiseurs, les conducteurs croiseurs asymétriques et les conducteurs non croiseurs. L'analyse des variables cinématiques et dynamiques montrent que les variables dynamiques résultant du tirer/pousser le volant sont discriminantes. Deux nouveaux profils sont alors identifiés : les pousseurs moyens et les tireurs. En majorité, les conducteurs sains tendent à croiser les mains et à pousser sur le volant lors de la réalisation d'un geste de tourner le volant à basse vitesse.Plusieurs perspectives sont proposées à court terme, à moyen terme et à long terme. L'une d'entre elles concerne l'adaptation de l'assistance aux caractéristiques motrices des conducteurs avec déficience motrice.