Robust/LPV Control of vehicle dynamics for comfort and safety improvements
Approche LPV pour la commande robuste de la dynamique des véhicules : amélioration conjointe du confort et de la sécurité
Résumé
This work concerns the development of advanced control methods for automotive suspensions to improve road holding and passenger comfort, while satisfying the technological constraints related to the suspension actuators (passivity, nonlinearity, structural limit). In the first part, we propose two control schemes by polytopic LPV (Linear Parameter Varying) approach and by Strong Stabilization with genetic algorithm optimization to solve the comfort/handling and comfort/suspension travel conflits. In the second part, to solve the full semi-active suspension problem, we develop first a generic strategy for general LPV systems subject to actuator saturation and state constraints. The problem is studied in the form of resolution matrix of linear inequalities (LMI) that allows synthesizing an LPV controller and an anti-windup gain to ensure the stability and performance of the closed-loop system. Second, the theoretical result is applied to the case of semi-active suspension control. The proposed methods are validated by an evaluation based on an industrial standard and simulations on a nonlinear quarter vehicle model.
Ce travail concerne le développement de méthodes de commandes avancées pour les suspensions automobiles afin d'améliorer la tenue de route des véhicules et le confort des passagers, tout en respectant les contraintes technologiques liées aux actionneurs de suspension (passivité, non-linéarités, limite structurelle). Dans la 1ère partie, nous proposons deux schémas de commande par approche LPV polytopique (Linéaire à Paramètre Variant) et Stabilisation Forte (Strong Stabilization) avec optimisation par algorithme génétique pour résoudre les conflits confort/tenue de route et confort/débattement de suspension. Dans la 2ème partie, pour résoudre le problème complet de commande de suspensions semi-actives, nous développons d'abord une stratégie générique pour les systèmes LPV généraux soumis à la saturation des actionneurs et à des contraintes d'état. Le problème est étudié sous la forme de résolution d'inégalités linéaires matricielles (LMI) qui permettent de synthétiser un contrôleur LPV et un gain anti wind-up garantissant la stabilité et la performance du système en boucle fermée. Ensuite, cette stratégie est appliquée au cas de la commande des suspensions semi-actives. Les méthodes proposées sont validées par une évaluation basée sur un critère industriel et des simulations effectuées sur un modèle non-linéaire de quart de véhicule.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)