L’analyse de la durée de vie des joints brasés est un challenge pour les industries du spatiale, de l’aéronautique et de la défense qui ont besoin d’équipements très fiables pour des environnements sévères et de longues durées de vie. L’évolution des technologies de boitier électronique, principalement conduite par les marchés civils, introduit de nouvelles architectures et de nouveaux matériaux dont la fiabilité doit être étudiée pour les exigences de ces marchés critiques. Un des éléments critiques d’une carte électronique est l’interconnexion effectué par le joint brasé. Dans ce contexte, les connaissances des propriétés de fatigue des matériaux utilisés pour le joint brasé sont nécessaires pour développer des cartes électroniques, définir les essais accélérés de qualification ou pour réaliser des simulations de durée de vie.Les lois utilisées communément dans l’industrie sont généralement des critères simplifiés comme les lois de Coffin-Manson, basée sur la déformation inélastique, ou Morrow, basée sur l’énergie dissipée. Les déformations plastique et visqueuse sont dans ces lois indissociées et appelées déformation inélastique, supposant que les contributions au dommage des déformations plastique et visqueuse sont similaires. Cependant, la pertinence de ces lois dans le cas du matériau joint brasé et les profils de mission des marchés critiques doit être étudiée. En effet, le joint brasé possède une température de fusion faible qui entraine un comportement visqueux même à température ambiante. Celle-ci est nécessaire à l’étape d’assemblage des boitiers. Ainsi, d’importantes déformations visqueuses sont développées notamment pour les environnements sévères et les longues phases de maintien de ces marchés critiques. Dans ce contexte, il est important de prendre en compte l’interaction fatigue-fluage dans les matériaux joint brasé pour atteindre les exigences de ces applications.Les limitations de la littérature sont le manque de données expérimentales précises dissociant les déformations plastique et visqueuse en essai de fatigue. La représentativité des éprouvettes massiques par rapport à l’application finales est en effet discutable au vue de la microstructure très spécifique du joint brasé. De plus, il n’existe pas de consensus réel sur les modèles matériaux à utiliser. Dans ce contexte, un banc de mesure a été développé dans le but de réaliser des essais de fatigue en cisaillement sur des boitiers électroniques assemblés.Le temps de maintien, la température et la force appliquée ont un impact sur le nombre de cycles à défaillance. La combinaison d’une augmentation de la température avec l’ajout du temps de maintien réduit jusqu’à un facteur dix le nombre de cycles à rupture. Les courbes d’hystérésis du boitier ont été converties en contrainte et déformations plastique et visqueuse dans le joint brasé dans le but de calibrer un modèle matériau et une loi de fatigue. Les résultats montrent que l’intérêt des lois de fatigue utilisées communément est limité. Des résultats utilisant différents dispositifs expérimentaux de la littérature ont été ajoutés pour compléter ceux trouvés. Une loi de fatigue modifiée en fréquence a été testée et montre de meilleures prédictions dans le cas d’essais réalisés à différentes fréquences car elle permet de prendre des effets liés au temps comme la viscosité. Cependant, des limites avec cette loi ont été trouvées dans le cas de sollicitation avec temps de maintien. Une loi de fatigue prenant en compte l’interaction fatigue fluage a ensuite été proposée avec de bonnes prédictions notamment pour des températures plus élevées. L’évolution de la microstructure a montré que le dommage détruit la structure dendritique du joint et la remplace par des joints de tailles plus petites dans la zone proche de la fissure. La coalescence d’éléments a également été observée. Cependant, plus d’investigations sont nécessaires pour définir les marqueurs spécifiques des dommages plastique et visqueux. / Solder joints reliability analysis represents a challenge for the aerospace and defense industries, which are in need of trustworthy equipment with a long lifetime in harsh environments. The evolution of electronic packages, driven by consumer civil applications, introduces new architectures and materials for which reliability needs to be qualified for the constraints of the aerospace and defense applications. One of the most critical elements of an electronic assembly is the solder joint interconnection. In this context, the knowledge of fatigue properties of solder material is required to design the assemblies, to define accelerated tests or to perform lifetime simulations.Fatigue laws used commonly in the industry are generally simplified criteria such as Coffin-Manson relation, based on inelastic deformation, or Morrow relation, based on dissipated energy per cycle. Cyclic creep and plastic strains are mingled and formulated as a unique inelastic strain in these relationships. The underlying assumption is that damage contributions of creep and plasticity phenomena are equivalent. The relevance of these laws in the case of solder joint and the mission profiles of aerospace and defense industries can be discussed. In fact, solder joint materials have low melting temperatures which are required by the assembly manufacturing process, inducing viscous strains even at room temperature. In this context, important viscous strains are developed due to the harsh environment with high temperatures and the long maintain phases of space, defense and avionics industries. Creep-fatigue interaction must be taken into account for solder joint material in order to address these applications requirements.Limitations of the literature are the lack of clear experimental data separating plastic and creep strains during fatigue tests. Representativeness of experimental tests based on bulk samples can be discussed because of the complex microstructure of solder joints. No consensus exists on the mechanical model and the parameters. In this context, an innovative test bench has been developed to perform shear fatigue tests with assembled electronic packages in order to study creep-fatigue interaction in solder joints.Dwell time, temperature and force have an impact on the number of cycles to failure. Combined increase of temperature and dwell time reduces the number of cycles to failure until a factor of 10. The hysteresis response of the package is converted in stress and plastic and viscous strains in order to calibrate a viscoplastic model and a fatigue law. Results show limitations of classic Coffin-Manson fatigue law. Experimental results from the literature have been used to complete our test plan. A frequency modified fatigue model shows increased prediction accuracy for fatigue tests performed at different frequencies. In fact, time-dependent viscous damage is included in the law by the frequency factor. However, limitations of this law have been found in particular for long dwell time configuration. A creep-fatigue model is proposed to dissociate damages from plastic and viscous strains. This fatigue law increases prediction accuracy in the case of high temperature and long dwell time configuration. Microstructure evolutions indicate the destruction of the dendritic structure and replaced by small grains recrystallization in the area close to the fracture. Coalescence of different precipitates is also observed in the damaged area. More investigations on this topic are required in order to evaluate the specific markers of plastic and viscous damages.

This paper examines two examples of testing activities of sub-components of a 300kN methalox first-stage rocket engine developed by Pangea Aerospace, namely, theinjectors and the cryogenic pumps. One of the difficulties of these test campaignsis to evaluate the performances of these sub-components without using cryogenicpropellants and in conditions differing from flight conditions.Two different methods were used to replace the cryogenic propellants at extreme pressures and temperatures: the pumps were tested using water to replace both propellants, and the injectors were tested using water and nitrogen to account for the different propellant phases. The correlation, similarity methods, and bench sizing were detailed for both test campaigns, but only the injector test campaign was completed and its results were analyzed.The method to emulate cryogenic fluid behavior in a pump leads to the use of a bench controlling not only pressure and mass flow but also temperature to account for the cavitation effects. Furthermore, the bench must have the capability to pressurize the water under atmospheric pressure, leading to the use of a vacuum pump. The injector test campaign produces results that closely align with theoretical predictions. This enables the selection of the optimal single-element injector design through a quantitative assessment of the discharge coefficient and a qualitative evaluation of the spray angle and atomization. Although these studies are based on strong models, they must be compared to hotfire data and later flight data to be assessed fully, all the more so that the pump test campaign was not performed. / I denna rapport behandlas två exempel på provningsaktiviteter för delkomponenter av en methalox-driven 300 kN-klass raketmotor, utvecklad av Pangea Aerospace för användning på förstasteg. Delkomponenterna består av injektorerna samt dekryogena pumparna. En av svårigheterna med provkampanjerna är att utvärdera prestandan hos dessa delkomponenter utan att använda kryogena drivmedel och underförhållanden som skiljer sig från flygförhållandena. Två olika metoder användes för att imitera de kryogena drivmedlen vid extrema tryck och temperaturer. Först testades pumparna med vatten som en ersättning för de båda drivmedlen, och sedan testades injektorerna med både vatten och kväve för att ta hänsyn till de olika aggregations tillstånden. Korrelationen, likhetsmetoderna, samt provbänkstorleken utredes i detalj för bägge testkampanjer, men endast injektortestkampanjen slutfördes och dess resultat analyserades. Metoden för att efterlikna kryogena vätskors beteende i en pump leder till användning av en provbänk som inte bara reglerar tryck och massflöde utan även temperatur för att ta hänsyn till kavitations effekterna. Dessutom måste bänken ha kapacitet att trycksätta vattnet under atmosfärstryck, vilket leder till användning av en vakuumpump. Injektortestkampanjen ger resultat som ligger nära de teoretiska förutsägelserna. Detta gör det möjligt att välja den optimala injektordesignen genom en kvantitativ bedömning av utloppskoefficienten och en kvalitativ bedömning av vinkeln och finfördelningen av injektorstrålen. Även om dessa studier baseras på starka modeller måste de jämföras med data från brännprover och senare flygdata för att kunna bedömas fullt ut, särskilt som pumptestkampanjen inte genomfördes.

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet EDIT(Efficient Distribution Truck, FUI19), piloté par le groupe Volvo Trucks, dont l’objectif de réduction de consommation pour 2020 est fixé à 13% par rapport à un véhicule actuel EURO-6. Le projet EDIT porte sur cinq axes techniques d’amélioration dont un consiste en l’obtention d’un système optimisé de transmission par courroie poly-V au regard des pertes de puissance. Actuellement les faces avant de moteur sont perfectionnées sur le plan mécanique ; cela signifie que la durée de vie de ses composants est optimisée, et que les nuisances vibratoires sont réduites. Par contre, des améliorations peuvent être apportées sur le plan énergétique. Cette thèse, qui a pour objectif d’investiguer les possibilités de réduction et d’optimisation des pertes de puissance sur les façades accessoires, se décline en trois parties : une caractérisation par l’analyse mécanique dynamique des matériaux viscoélastiques des courroies poly-V et des composantes de façade ; une modélisation, une optimisation et une implémentation logicielle des modèles de pertes de puissance ; validées par une dernière partie expérimentale sur banc d’essais. Les pertes de puissances dans une face avant moteur sont de plusieurs types : des pertes internes à la courroie poly-V (hystérésis du caoutchouc), des pertes externes à la courroie (glissement poulie/courroie) et des pertes internes aux composants (frottement dans les roulements). Ces pertes peuvent désormais être quantifiées et optimisées grâce aux modèles développés durant cette thèse. Ces modèles ont été validés et implémentés dans un outil de simulation (PLFead, Power Loss Front engine accessory drive), qui a été développé pour optimiser les pertes de puissance en tenant compte des paramètres de design et de fonctionnement des faces avant moteur. / This work is a part of the Efficient Distribution Truck (EDIT, FUI 19) project, led by Volvo Trucks, whose objective is to reduce distribution vehicles’ fuel consumption for 2020 by 13% when compared with the current production vehicle EURO-6. The EDIT project targets five areas of research and technical solutions, one of which consists of obtaining an optimized poly-V belt transmission concerning the power losses. In terms of lifetime of the mechanical components, reduction of noise and vibrations, the Front Engine Accessory Drives (FEADs) are currently one of the most technologically sophisticated systems. However, further improvements can be made to make the vehicles more energy efficient. This thesis, which aims at investigating possibilities for reducing and optimizing the power losses in the FEADs, is composed of three main parts: the characterization of the viscoelastic materials of the poly-V belts via Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and the FEAD components; the modeling, the optimization and the implementation of the power loss models in a simulation tool; and their experimental validation through a test bench. The power losses occurring in a FEAD are of several types: poly-V internal losses (hysteresis of the belt-rubber), poly-V external losses (belt/pulley slip) and losses from the accessory drives (friction inside the bearings). These power losses can be quantified and optimized thanks to the models developed throughout this thesis. These models have been validated and implemented in a simulation tool (PLFead, Power Loss Front engine accessory drive), which has been developed to optimize the power losses taking into consideration the design parameters and operating conditions of the FEAD.

[pt] O presente trabalho trata do projeto, modelagem e simulação de uma bancada de testes, com a finalidade de mensurar o desempenho de componentes de refrigeração, para ciclos por compressão de vapor. A configuração da bancada foi concebida para oferecer flexibilidade na escolha dos componentes e estabilidade durante a realização dos experimentos. Um modelo matemático foi desenvolvido e implementado a partir da aplicação dos princípios de conservação da massa e energia para cada um dos volumes de controle dos componentes da bancada. A modelagem considera também as equações de troca de calor, propriedades termodinâmicas e modelos físicos dos componentes, para prever condições de operação da bancada operando em regime permanente. Para a modelagem computacional utilizou-se o software EES-Engineering Equation Solver. O modelo resultante também foi utilizado no pré-dimensionamento dos subsistemas da bancada e na simulação de parâmetros característicos, a fim de delimitar a faixa de capacidades, bem como as variáveis de entrada e saída, necessárias ao controle do sistema. O dimensionamento e a seleção dos equipamentos e componentes foram efetuados com base no refrigerante R134a, como fluido de trabalho. No entanto, o modelo é compatível com a utilização de outros refrigerantes, tais como o R22, R407C, R410A, e outras misturas. O trabalho inclui um modelo para simular o comportamento em regime transiente do tanque inercial térmico com o intuito de estudar a estabilidade e o controle do sistema em regime permanente. A simulação demonstrou que a configuração da bancada garantirá estabilidade e reprodutibilidade dos experimentos nas eventuais variações das condições externas, diferindo, portanto, de grande parte dos sistemas de refrigeração convencionais. / [en] The present work deals with the design, modeling and simulation of a test bench used in evaluating the performance of components of vapor compression refrigeration systems. The mathematical model was developed and implemented based on the application of the conservation of mass and energy principles to each of the control volumes, heat transfer equations, thermodynamic properties for refrigerant and water and existing physical models for the system components were also applied. The software EES-Engineering Equation Solver was used as the computational platform. The resulting simulation program was initially used to size the test bench subsystems and to simulate characteristic parameters in order to determine the range of capacities and input and output variables. Refrigerant R-134a was the working substance considered when sizing and choosing system components, but the model can also be used with R22 refrigerants as well as R410A, R407C and others refrigerant mixtures. The work also includes a transient analysis of the thermal inertial tank with focus on the study of the operational control for the system being operated at steady state. The simulation showed that the layout of the test bench will warrant stability and reproducibility of experiments for eventual changes in the external condition, thus differing from typical conventional vapor compression refrigeration systems.

La commande des actionneurs électropneumatiques a été un sujet largement traité au cours des dernières décennies. Le caractère fortement non-linéaire de son comportement en a fait un cas d'étude particulièrement pertinent dans le cadre d'une démarche d'application de la théorie de la commande des systèmes non-linéaires. L'utilisation de ces techniques a été comparée aux approches linéaires traditionnelles et généralement jugée largement supérieure notamment en termes de précision ou de temps de réponse. Dans ce manuscrit nous abordons très spécifiquement l'aspect multivariable du système et introduisons la transformée A-T, similaire à la transformée de Park appliquée classiquement aux systèmes électriques, afin de donner une forme strict feedback à son modèle d'état, de clarifier les phénomènes physiques mis en jeu lors de sa commande et de distinguer les deux degrés de liberté du système. Cette transformée permet en outre une comparaison directe avec les moteurs électriques décrits dans le repère de Park. Ce parallèle rend notamment possible la solution du problème délicat de l'observation de la position à vitesse nulle en transférant des méthodologies déjà validées sur des systèmes électriques. L'exploitation des deux degrés de liberté est illustrée par la synthèse de lois de commande combinant le suivi d'une trajectoire de position du piston au respect d'un second critère variable (réglage de la pressurisation moyenne, optimisation de la consommation instantanée). L'utilisation d'un actionneur électropneumatique asservi comme actionneur à compliance variable est étudiée. Une loi de commande basée sur la transformée A-T est proposée pour contrôler simultanément la position et la raideur pneumatique de l'actionneur. Une méthodologie de réglage des gains de commande est proposée pour définir l'impédance en boucle fermée du système. L'influence de la raideur pneumatique sur la raideur en boucle fermée est étudiée. L'utilisation d'une source d'énergie alternative (de l'hélium sous pression) est également pour la première fois mise en œuvre. L'influence du changement de gaz sur le dimensionnement de l'actionneur électropneumatique est étudiée et une méthodologie permettant d'utiliser les lois de commande prévues pour de l'air est proposée. L'ensemble des propositions faites dans ce manuscrit est testée et validée sur un banc d'essais à la structure inédite. Ce dernier allie deux actionneurs, l'un électropneumatique (l'actionneur étudié) et l'autre, un moteur plat électrique (l'actionneur de charge). L'utilisation de celui-ci permet la génération d'efforts perturbateurs dans une large bande passante ainsi que la modification en temps réel des paramètres mécaniques dynamiques de la charge. / Control of electropneumatic actuator is a subject which has been thoroughly dealt with in the past decades. The strongly non-linear behavior of those systems made them a particularly relevant case study for applications of the non linear control theory. The use of those techniques has been compared to the traditional linear approaches and is generally considered as more efficient in terms of precision and response time. In this work, we specifically deal with the multivariable character of this actuator and we introduce the A-T transformation, similar to the Park Transformation used for electrical systems study, in order to give a strict feedback form to its state model, clarify the physical phenomena occurring during its control and distinguish the system's two degrees of freedom. This transformation allows a comparison with electrical motors described in the Park's frame. This parallel allows to solution the complex problem of zero speed observation of the piston's position by transferring the methodologies which have been previously used on electrical systems. The utilization of the two degrees of freedom is illustrated by the synthesis of control law which combines the piston position trajectory tracking with the respect of a given criterion (which can be the pressurization level or the instantaneous gas consummation optimization). The use of an electropneumatic actuator as a variable stiffness actuator (VSA) is studied. A control law base on the A-T transform is proposed in order to simultaneously control the position and the pneumatic stiffness of the actuator. A control gains tuning strategy is proposed to allow the system closed loop impedance tuning. The influence of the pneumatic stiffness over the closed loop stiffness is studied. An alternative energy source (pressurized helium) is also used for the first time. The influence of the change of gas over the actuator sizing is studied and a methodology allowing using control laws designed for air applications is proposed. Every proposition are tested and validated using an innovative test bench with a unique structure. The latter combines two actuators. One is an electropneumatic actuator (the one studied) and the other one is a linear motor (used as the load actuator). The use of the latter allows disturbance generation in a wide bandwidth and the real-time tuning of the load dynamic characteristics. Finally, the tools developed in this PHD are used in order to validate the implementation of an electropneumatic solution to the thrust vector control problem of a nano scale space launcher. Data provided by the CNES (the French National Space Agency) are used to de ne specific requirements and the flight conditions are reproduced on the test bench to assess the solution quality.

Motormanagement Systeme im modernen Kraftfahrzeug werden zunehmend umfangreicher und komplexer. Die Steuergeräte als zentrale Komponente dieser Systeme werden in ihrer Funktionalität durch Hard- und Software bestimmt. Sie sind das Ergebnis eines langen Entwicklungs- und Fertigungsprozesses. Fahrversuche und Versuche am Motorenprüfstand zum Test von Steuergeräten sind sehr zeit- und kostenintensiv. Eine Alternative ist der Test von Steuergeräten außerhalb ihrer realen Umgebung. Das Steuergerät wird dabei auf einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand betrieben. Die große Zahl von Einzelfunktionen und miteinander verknüpften Funktionen des Steuergerätes erfordert einen strukturierten und reproduzierbaren Ablauf beim Test. Diese Tests sind aber erst nach Fertigstellung eines Motorprototypen möglich, da die Parameter der vorhandenen Modelle aus den gemessenen Prüfstandsdaten ermittelt werden. Eine weitere Fragestellung zu diesem Thema bezieht sich auf die Modelltiefe: Heutige Modelle basieren auf Daten, die über einem Arbeitsspiel gemittelt werden. Untersuchungen wie z.B. der Momentanbeschleunigung von Kurbelwellen sind somit nicht möglich. Aus diesem Grund untersucht diese Arbeit Strategien im Hinblick auf den modellbasierten Test von Motormanagement Systemen. Dabei wird das Potenzial zur Zeiteinsparung bei einem neuen Motormodell großer Tiefe betrachtet.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroIAN_DISSERT.pdf: 1986241 bytes, checksum: 386b7b9f50f9765c6f2575f4e58ea4e5 (MD5) Previous issue date: 2012-12-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Due to major progress of communication system in the last decades, need for more precise characterization of used components. The S-parameters modeling has been used to characterization, simulation and test of communication system. However, limitation of S-parameters to model nonlinear system has created new modeling systems that include the nonlinear characteristics. The polyharmonic distortion modeling is a characterizationg technique for nonlinear systems that has been growing up due to praticity and similarity with S-parameters. This work presents analysis the polyharmonic distortion modeling, the test bench development for simulation of planar structure and planar structure characterization with X-parameters / O grande desenvolvimento dos sistemas de comunica??o nas ?ltimas d?cadas trouxe a necessidade de uma caracteriza??o cada vez mais precisa dos componentes utilizados. A modelagem por meio de par?metros-S ? utilizada para caracteriza??o, simula??o e testes de sistemas de comunica??o desde meados dos anos 60. Contudo a limita??o dos par?metros-S para sistemas lineares fez crescer a necessidade por novos tipos de parametriza??es que incluam as caracter?sticas de sistemas n?o lineares. A modelagem por distor??o poli-harm?nica ? uma t?cnica de caracteriza??o aplicada a sistemas n?o lineares que vem ganhando espa?o na literatura por sua praticidade e semelhan?a conceitual com os par?metros-S. Este trabalho apresentar? uma an?lise da modelagem por distor??o harm?nica, o desenvolvimento de um banco de testes para simula??o de estruturas planares e a caracteriza??o destas estruturas por meio de par?metros-X. Com isso pretende-se analisar a utiliza??o, precis?o e efici?ncia da modelagem por distor??o poli-harm?nica para estruturas planares

Dans ce travail nous nous sommes penchés sur le transfert de puissance optimal par la maîtrise des comportements du véhicule de distribution à deux essieux. Nous avons étudié, plus particulièrement, l’énergie consommée par un véhicule hybride dans une zone urbaine ou péri-urbaine. Ce contexte nous a conduits à étudier l’utilisation d’une dynamique régénérative prenant en compte la dynamique transversale du véhicule sur une diversité d’architectures associée à une méthode de contrôle d’un système sur-actionné. Pour faire cela, nous avons développé : (i) un banc d’essais virtuel modulaire pour faire des études en termes énergétique d’un véhicule hybride de distribution, (ii) une architecture de contrôle optimal en vue de déterminer les commandes des actionneurs d’un système sur-actionné, (iii) et une dynamique régénérative afin de gérer l’énergie en prenant en compte la dynamique transversale qui est souvent présente lors de l’usage du véhicule en milieu urbain. Les modules du banc d’essais virtuel construits dans ce travail permettent de faire des études de l’énergie consommée pour toutes les architectures du véhicule envisagées sans changer les modèles de chaque module. Ce banc est composé d’un modèle complet du comportement de la dynamique du véhicule, d’un modèle du système de direction, d’un modèle des systèmes de traction et de freinage et d’un modèle des composants électriques. Tous les modèles de ce banc ont été validés par des expériences. Ceux-ci nous assurent la capacité de valider et justifier les lois de commande ainsi que d’évaluer les termes de l’énergie consommée. Un module de l’architecture de contrôle optimal a également été construit dans ce travail. Il nous a servi à déterminer la commande optimale des actionneurs par l’utilisation de l’allocation de contrôle et pour simuler les comportements de toutes les architectures du véhicule en utilisant les contraintes liées à celles-ci. Les analyses des résultats obtenus montrent que l’architecture de contrôle optimal proposée est suffisante pour déterminer les commandes des actionneurs ainsi que pour garantir la stabilité du véhicule malgré qu’aucun critère de ce genre ne soit intégré dans le problème d’optimisation. Les gains possibles par rapport à l’architecture conventionnelle, qui ont été déterminés, assurent que l’approche proposée permet effectivement de réduire l’énergie consommée par le véhicule. Les études paramétriques de la dynamique régénérative du véhicule démontrent que les systèmes sur-actionnés permettent de récupérer de l’énergie dans les cas où les actionneurs ont un très bon rendement. Dans ce cas, le principe de la dynamique régénérative est une voie d’amélioration pour les véhicules de distribution (charge importante et conditions d’utilisation en milieu urbain). / In this work, we have studied the energy optimal transfer by controlling the delivery vehicle behaviors. We studied, in particular, the energy consumed by a hybrid vehicle in the urban area. This context led us to investigate the use of a regenerative dynamics by taking into account the vehicle lateral dynamics on a variety of architectures associated with a method for controlling an over-actuated system. To do this, we have developed: (i) a modular virtual test bench to study the energy terms of delivery hybrid vehicle, (ii) an optimal control to determine the actuator inputs of over-actuated system, (iii) and regenerative dynamics to manage energy by taking into account the vehicle lateral dynamics. The virtual test bench constructed in this work allow for studies of the energy consumed for all architectures without changing of each module. This bench is composed the models of vehicle dynamics, steering, traction, braking, and electrical components systems. All models of this bench have been validated by experiments. It provides us the ability to validate and justify the control inputs of actuators and to evaluate the energy consumed terms. The optimal control module by using the allocation controller was also built in this work. It allows us to determine the optimal inputs of the actuators and to simulate the behaviors of all vehicle architectures under the constraints related with different architectures. The results show that the allocation controller is sufficient to determine the actuator inputs and to ensure the vehicle stability without the integration of additional criteria in the optimization problem. The energy gains in comparison with conventional architecture, which have been determined, ensure that the proposed approach effectively reduce the energy consumed by the vehicle. The parametric studies show that the regenerative dynamics can be used to recover energy in the case where the actuators have a very good performance and fast dynamics. In this case, the principle of regenerative dynamics is being improved for delivery vehicles (heavy load and in urban areas).

Lors de l’installation d’une pompe à chaleur (PAC) double service (chauffage et eau chaude sanitaire (ECS)) dans le secteur résidentiel, la phase de mise en service est délicate : les paramètres à renseigner sont nombreux et non triviaux. Or, le bon fonctionnement de la PAC est très sensible à la qualité de cette étape. Quelques mauvais réglages peuvent entraîner un fonctionnement non optimal, voire un dysfonctionnement important (confort mal assuré). L’objectif de la thèse est de mettre au point une méthode de paramétrage auto-adaptatif modifiant les valeurs de « sortie d’usine » des paramètres pour les adapter au réseau d'émetteurs, à la réponse thermique du bâtiment et aux habitudes chauffage et de consommation d'ECS des occupants. Les paramètres doivent être adaptés à partir des capteurs déjà en place sur la PAC.Le travail de thèse porte d'abord sur l’identification des paramètres clés de la PAC, ceux qui influencent le plus la consommation. On en déduit quelques fonctions à optimiser : ajustement de la loi d'eau, méthode de choix des meilleures séquences de production d'ECS, anticipation de la relance du chauffage. L'objectif est de maximiser le coefficient de performance et de minimiser le recours aux appoints électriques tout en garantissant le confort. Ces objectifs sont atteints en développant des algorithmes de contrôle optimisé. Des modèles neuronaux de prévision de la réponse thermique du bâtiment, du stock d’ECS et des performances de la PAC ont été développés pour ce contrôle optimisé. Les modèles et algorithmes développés ont été validés numériquement et les performances de la PAC comparées à celles avec contrôle classique sans auto-paramétrage. Les solutions proposées ont été appliquées et testées durant une saison sur une PAC réelle sur un banc d'essai semi-virtuel (climat réel et bâtiment virtuel). / Setting control parameters of residential double service heat pumps at the time of installation and commissioning is a delicate matter. Indeed, some parameters are not trivial, there are many to be adjusted and the heat pump operations are quite sensitive to the parameters' values. Poor parameterization can lead to suboptimal heat pump operation or even to important dysfunction (harming thermal comfort).Hence, this thesis aims to develop a method for the heat pump to self-adapt the value of its control parameters. The heat pump should modify if required the "default" settings in order to adapt them to the heat emitters, to the building thermal response and to the occupancy (in terms of thermal comfort and DHW needs). For industrial reasons, this method should use on-board sensors.First, the thesis focuses on identifying the key parameters of the heat pump control, i.e. those with greatest influence on the consumption. This leads to the functions which have to be optimized: heating curve adjustment, time of DHW generation, heating setback anticipation. The objective is to maximize the coefficient of performance and minimize the use of electrical back-ups while ensuring comfort. This is achieved by developing optimized control algorithms. Thanks to forecasts models, based on neural networks, we are able to predict on a short term horizon the building thermal response, the DHW availability and the heat pump performances. The developed models and algorithms have been validated through numerical simulations, and we have evaluated the heat pump performances in comparison to a classic control. The proposed solutions were applied and tested during a heating season on a real heat pump installed in a semi-virtual test bench (real weather and virtual building).

The thesis is concerning rotator assembly at Indexator. A need to increase production has been seen and it can be done by implementing an optimized assembly process. In addition to the assembly process a new design on workstations and new test equipment is needed.The study resulted into three assembly process proposals. The processes were balanced, layouts were produced and Plant simulation was utilized to produce simulation models. Each proposal were analyzed based on cost, performance, ease of implementation, flexibility and worker condition. This resulted in a stationary assembly process being most promising and a 3D simulation model was produced for visualization and better understanding. The stationary assembly process has a capacity for 90 rotators per day, while reducing the amount of workers by one.The layout of the workstations was done based on the assembly process layout and further developed to make the work cell lean and ergonomic. It resulted in three workstations to perform the assembly. The test bench was developed by creating target specifications, establish a test procedure and decide components for the test bench layout. The finished test bench can measure dynamic torque, count particles to ensure cleanliness and is able to run the test unattended. / Examensarbetet handlar om montering av rotatorer på Indexator. Målet är att ta fram en optimerad monteringsprocess som kan implementeras i Indexators fabrik utan svårigheter. Den nya monteringsprocessen kommer kräva en ny design på arbetsstationerna och nya testbänkar.Fyra koncept på monteringsprocessen togs fram, baserat på monteringens behov och målsättning. Efter utvärdering så modifierades de fyra koncepten till tre förslag på monteringsprocesser. Processerna balancerades, layouter utvecklades och simuleringsmodeller producerades för varje process. Varje förslag analyserades baserat på kostnad, prestanda, implementation,flexibilitet och arbetar-förhållande. Resultatet blev en stationär monteringsprocess och en 3Dsimulering gjordes för visualisering och förståelse. Den stationära monteringsprocessen har en kapacitet på 90 rotatorer per dag och reducerar behovet av montörer.Layouten för monteringsstationerna baseras på processens layout och har modifierats för ergonomiska aspekter. Inom monteringsstationerna så utvecklades layouten för att minimera antalet onödiga rörelser för montören. Testriggens design utvecklades genom att analysera de behov som fanns, skapa en kravspecifikation samt utvärdera och besluta om testprocedur, upplägg för testrigg och dess ingående komponenter. Testriggen uppfyller målsättningen som är att kunna mäta dynamiskt vridmoment, räkna partiklar för att säkerställa renhet i rotatorn och kunna utföra testningen självgående för att frigöra montören under testprogrammet.