LPV approach for the vehicles dynamics robust control : joint comfort and safety improvement.
Approche LPV pour la commande robuste de la dynamique des véhicules : amélioration conjointe du confort et de la sécurité.
Résumé
This work is concerned by the development of advanced control methods for automotive suspensions to improve passenger comfort and road holding, while meeting technological constraints related to suspension actuators (passivity constraint, non-linearities, strcutural limits). In the first part, we propose two control schemes, polytopic LPV (Linear Parameter-Varying) and Strong Stabilization, with genetic algorithm optimization to solve the conflicts comfort/road holding and comfort/suspension travel (Chapters 3, 4 and 5). In the second part, to solve the full control problem of semi-active suspensions, we first develop a generic strategy for general LPV systems subject to actuator saturation and state constraints. The problem is studied in terms of linear matrix inequalities (LMIs) that can synthesize an LPV controller with an anti-windup gain guaranteeing the stability and the performance of the closed loop system. Then, this strategy is applied to the case of semi-active suspension control (Chapter 6). All the proposed methods are validated by simulations on a non-linear 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 (Chapitres 3, 4 et 5). Dans la 2ème partie, pour résoudre le problème complet 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 (Chapitre 6). 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.