Domaines d'application

  • Actionneurs
  • Systèmes de transport
  • Energie
  • L’humain

Actionneurs

L’équipe développe depuis 20 ans des travaux sur la commande d’actionneurs. La modélisation non linéaire des actionneurs, qu’ils soient électriques ou pneumatiques, impose l’utilisation de méthodes de commandes non linéaires. De plus, ces commandes doivent être robustes du fait de la présence de perturbations et d’incertitudes. L’équipe dispose de deux plateformes expérimentales : l’une est équipée d’actionneurs électriques (plateforme nationale du Groupe de Travail « Commande des Systèmes Electriques » de l’inter-GdR MACS/SEEDS), l’autre étant pourvue d’actionneurs pneumatiques.

 

Plateforme de machines électriques - http://www2.irccyn.ec-nantes.fr/BancEssai/

Pour en savoir plus ...

  • A. Girin, F. Plestan, X. Brun, et A. Glumineau, « Robust control of an electropneumatic actuator : application to an aeronautical benchmark », IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 17, No. 3, pp. 633-645, 2009.
  • D. Traoré, J. De Leon, A. Glumineau,« Adaptive interconnected observer-based backstepping control design for sensorless induction motor », Automatica, Vol. 48, No. 4, pp. 682-687, 2012.
  • M. Taleb, A. Levant, et F. Plestan, « Electropneumatic actuator control: solutions based on adaptive twisting algorithm and experimentation », Control Engineering Practice, vol.21, no.5, pp. 727-736, 2013.
  • Mohamed Assaad Hamida, Jesus De Leon, Alain Glumineau and Robert Boisliveau,« An Adaptive Interconnected Observer for Sensorless Control of PM Synchronous Motors with Online Parameters Identification », IEEE Trans. Indus. Electronics, Vol. 60, No. 2, pp. 739-748, 2013.
  • Ph. Chevrel, J. Levine, M. Canu et D.V. N'Guyen, « Positionneur Souple Hautes Précision et Cadence, Journées EEA des 28-29 mars 2006 : Démonstrateurs en Automatique à vocation recherche », Angers, France.

Systèmes de transport

Automobile

Nos travaux sur ce thème visent à rendre l’automobile du futur moins énergivore quoique confortable et sûre. Nous contribuons ainsi à la réflexion (études, brevets) visant à rendre les véhicules

  • moins énergivores par:
    • par allégement, i) par l’étude de véhicules étroits et inclinables (inclinaison pilotée), ii) par le développement de solutions acoustiques actives permettant la réduction des matériaux d’isolation vibratoire et acoustique embarquée
    • Par une hybridation de la motorisation et une gestion énergétique optimisée
    • Par l’invention de remorques actives (cf. prototype)
  • Plus sûrs et confortables :
    • Par le contrôle avancé (robuste, hiérarchisé)de la dynamique du véhicule
    • Par une détection de l’hypovigilance du conducteur et un contrôle latéral partagé palliant certaines erreurs de conduite
    • Par la réalisation de capteurs intelligents permettant de détecter à moindre coût la présence d’un pneu sous-gonflé ou le passage du jeu de transmission
    • Par la création de bulles de silence au sein de l’habitable, ...

 

Pour en savoir plus ...

  • C. El Tannoury, S. Moussaoui, F. Plestan, N. Romani, et G. Pita-Gil, « Synthesis and application of nonlinear observers for the estimation of tyre effective radius and rolling resistance of an automotive vehicle », IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol.21, no.6, pp. 2408-2416, 2013.
  • L. Mourad, F. Claveau, and Ph. Chevrel,« Direct and Steering Tilt Robust Control of Narrow Vehicles » , IEEE Trans. on Intel. Trans. Sys., accepted, in press (2014) T-ITS-13-05-0237 [hal-00932688 - version 1, DOI : 10.1109/TITS.2013.2295684
  • Ph Chevrel, F. Claveau. , «Engin roulant apte à être tracté par des moyens tracteurs ». Brevet français N° WO2012/95615 A1, publié le 19 juillet 2012 -> extension Europe en cours
  • L. Saleh, Ph. Chevrel, F. Claveau, J.-F. Lafay, F. Mars, « Shared steering control between a driver and an automation: stability in the presence of driver behaviour uncertainty »,  IEEE Trans. on Intel. Trans. Sys., vol. 14, N°2, pp. 974-983, 2013,
  • S. Maakaroun, W. Khalil, M. Gautier, P. Chevrel,« Modeling and Simulating a Narrow Tilting Car Using Robotics Formalism » , IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Volume: PP , Issue: 99, 2013 , Page(s): 1 – 13
  • D. Lefebvre, Ph. Chevrel et S. Richard« An H-infinity based control design methodology dedicated to the active control of longitudinal oscillations » . IEEE Transactions on Control Systems Technology, Novembre, 2003, 11, (6). Pages:948-956.
  • H. Luque, F. Claveau, Ph. Chevrel, F. Poil et F. Mercier-caldairac« A Two Level Strategy for Combustion Engine Starter Robust Control in the Context of a Hybrid Power train » . 18th IFAC World Congress, Septembre, 2011, Milan
  • F. Claveau et Ph. Chevrel. « A Multivariable Centralized Controller Design Methodology for a Steer-by-Wire System » . European Control Conference, ECC09, Aout, 2009

Naval

Les entreprises régionales, STX et Sirehna (groupe DCNS) ont facilité l’étude et/ou la mise en application de techniques de commande robuste ou prédictive dans le domaine naval. Lois de commande Hinfinie à gains programmés pour la stabilisation du roulis de navires (rudder-roll stabilization). Commande de type anticipatrice pour l’atténuation des perturbations engendrées par la mise en route de machines consommatrices de puissance dans les réseaux électriques des navires, et plus généralement pour une gestion énergétique optimisée.

           

Pour en savoir plus ...

Systèmes volants

Ces activités portent sur la commande de deux types de systèmes : les engins à voilure fixe, et ceux à voilure tournante ; les systèmes considérés peuvent être autonomes ou pas. Dans les deux cas, l’objectif est de rendre leur contrôle le plus robuste possible, face en particulier aux perturbations exogènes (vent). Le caractère robuste se fait par utilisation de stratégies de commande intrinsèquement robustes d’une part, ou part l’utilisation d’informations supplémentaires type vision, dans la boucle de commande. Ces travaux se font en collaboration avec l’équipe « Robotique ». Des travaux sont également en cours sur la stabilisation d’une antenne radar.

      

Projet ANR VISIOLAND - http://w3.onera.fr/visioland/

Pour en savoir plus ...

  • T. Cheviron, F. Plestan, et A. Chriette, « A robust guidance and control scheme of an autonomous scale helicopter in presence of wind gusts », International Journal of Control, Vol. 82, No. 12, pp. 2206-2220, 2009.

Energie

Production et transport d’énergie (EMR, RTE)

Cette activité récente s’inscrit dans la stratégie de développement de l’IRCCyN, en particulier sur les énergies marines renouvelables. Les activités concernent tout d’abord des problématiques de commande optimale et d’observation sur des systèmes de récupération d’énergie de la houle. Une autre thématique concerne la commande de systèmes en réseaux en général, et la commande et gestion de systèmes de réseaux électriques en particulier.

        

Pour en savoir plus ...

  • C. Darengosse, P.Chevrel, R.Le Doeuff, "Filtrage actif et méthodes H∞. Synthèse H∞ LPV d'un filtre actif paramétré par la fréquence du réseau" - European Journal of Electrical Engineering, Vol 7/5-6 - 2004 - pp.641-674

Hybridation

Initiée par le biais du projet régional PERLE d’une part (voilier hybride), la collaboration avec les constructeurs automobiles et sociétés d’ingénierie d’autre part (voiture hybride), notre contribution sur le sujet est avant tout d’ordre méthodologique. Par une modélisation juste nécessaire et une commande prédictive optimisée, nous visons l’optimisation énergétique par une conception aussi générique que possible de systèmes de gestion de sources énergétiques hétérogènes.

        

Pour en savoir plus ...

  • C. Fauvel, F. Claveau, and Ph. Chevrel, "Energy management in multi-consumers multi-sources system: a practical framework",  in Proc. IFAC World Congress, South Africa, Cape Town, 2014, [hal-00982323
  • F. Dupriez, F. Claveau, L. Loron et Ph. Chevrel. "Design and optimization of an hybrid Sailboat by a power modeling approach". IEEE Electric Ship Technologies Symposium, ESTS 2009, Avril, 2009, Baltimore, USA
  • H. Luque, F. Claveau, Ph. Chevrel, F. Poil et F. Mercier-caldairac. " A Two Level Strategy for Combustion Engine Starter Robust Control in the Context of a Hybrid Power train". 18th IFAC World Congress, Septembre, 2011, Milan

L'Humain

L’humain dans la boucle

Dans certains cas, l’enjeu est l’assistance de l’humain dans sa tâche de pilotage d’un système complexe, et non l’automatisation. Le contrôle partagé de la direction d’un véhicule automobile, entre le conducteur et un copilote électronique, en est une illustration. Plus difficile d’un certain point de vue que l’automatisation, le contrôle partagé pose des problèmes d’acceptabilité par le conducteur, de prise en compte des différences comportementales entre conducteurs, etc. Le copilote électronique conçu par l’équipe commande dans le cadre du projet ANR PARTAGE (1), est une sorte de main virtuelle qui, sur le volant, apporte une correction continue au fur et à mesure des écarts de trajectoire. S’appuyant sur un modèle cybernétique de l’humain développé avec l’équipe PsyCoTec de l’IRCCyN, le copilote électronique proposé coopère avec le conducteur plutôt que de contrarier son action comme c’est trop souvent le cas des solutions proposées jusqu’alors.

          

Pour en savoir plus ...

  • Projet ANR PARTAGE - http://www.predit.prd.fr/predit4/projet/40441
  • Mots clés : cobotique
  • L. Saleh, Ph. Chevrel, F. Claveau, J.-F. Lafay, F. Mars, "Shared steering control between a driver and an automation: stability in the presence of driver behaviour uncertainty", IEEE Trans. on Intel. Trans. Sys., vol. 14, N°2, pp. 974-983, 2013,

Santé (VIH, pancréas)

L’infection par le VIH est une maladie chronique. Un challenge est l’optimisation du traitement qui minimise les effets secondaires, le coût, tout en maintenant la charge virale à un niveau indétectable. Les outils de l’Automatique, de la modélisation à la commande, sont tout à fait pertinents pour contribuer à cette problématique. Une coopération avec le CHU de Nantes a permis un diagnostic précoce de l’efficacité des traitements.

          

Les efforts actuels sont axés sur un projet de pancréas artificiel. Le dernier projet concerne la modélisation et la régulation de la glycémie chez les patients diabétiques de type 1.

Pour en savoir plus ...

  • D. A. Ouattara, M.J. Mhawej et C.H. Moog. "Clinical tests of therapeutical failures based on mathematical modeling of the HIV infection". Joint issue of IEEE Transactions on CAS I and IEEE Transactions on Automatic Control on Systems Biology, Janvier, 2008, 53, Pages:230 - 241.
  • M. J. Mhawej, C. Brunet-Francois, R. Fonteneau, D. Ernst, V. Ferre, G.B Stan, F. Raffi et C.H. Moog. "Apoptosis characterizes immunological failure of HIV infected patients". Control Engineering Practice, vol. 17, n° 7, 2009, pp. 798-804.
  • M. J. Mhawej, C.H. Moog, F. Biafore et C. Brunet-François," Control of the HIV infection and drug dosage, Biomedical Signal Processing and Control" 5 (2010) pp. 45-52
  • P.S. Rivadeneira et C.H. Moog, "Impulsive control of single-input nonlinear systems with application to HIV dynamics", Applied Mathematics and Computation, 218, 17(2012), pp. 8462-8474. http://dx.doi.org/10.1016/j.amc.2012.01.071

Santé (Pancréas artificiel)

Le challenge du Pancréas Artificiel est d’assurer le maintien du taux de glycémie dans un intervalle acceptable en dépit des repas, de l’exercice physique éventuel ou des autres perturbations.

Le projet développé à l’IRCCyN est fondé sur des modélisations neuves cohérentes avec l’expertise médicale. De tels modèles sont utilisés en tant que « patients virtuels » après identification des paramètres à partir des données cliniques du CHU de Nantes.

          

Des solutions nouvelles pour la régulation de la glycémie sont éprouvées, telle que la commande sans modèle. Cette dernière est apte à faire face aux défauts de modélisation et surtout aux perturbations majeures constituées par les apports en glucides des repas.

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