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Thèse de doctorat (H/F) : "Architecture de commande d'un véhicule électrique autonome, à 4-roues motorisées indépendamment, économe en énergie"

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 3 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR7253-REITAL-003
Lieu de travail : COMPIEGNE
Date de publication : vendredi 13 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Reine TALJ (CR CNRS HDR à Heudiasyc) / co-encadrement par Moustapha DOUMIATI (EC à ESEO-Angers / IREENA)
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 3 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La transition énergétique, la réduction de la consommation d'énergie, ainsi que l'augmentation d'autonomie des véhicules électriques restent des sujets de grand intérêt qui mobilisent de nombreux travaux de recherche. D'autre part, la sécurité routière est un enjeu majeur de notre société. Selon des statistiques, les erreurs humaines contribuent totalement ou partiellement à plus de 90% des accidents routiers. Après le développement de systèmes d'aide à la conduite (ADAS) de plus en plus sophistiqués pour accompagner le conducteur, l'introduction du véhicule autonome (VA) pourrait améliorer la sécurité routière en réduisant le nombre d'accidents graves, et libérer le conducteur. Le VA a également un grand potentiel de réduction de la consommation d'énergie. Malgré le développement des technologies d'automatisation, de nombreux verrous restent à lever en termes de prise de décision, pour remplacer l'intelligence humaine en toute situation. Plusieurs études sont proposées pour la prise de décision et la planification de trajectoire pour les VA. Cependant, ces études sont souvent traitées indépendamment des aspects énergétiques, alors que les véhicules autonomes et connectés ont un potentiel important de réduction de la consommation d'énergie. L'étape de décision est couplée au contrôle de la dynamique du véhicule afin de suivre la trajectoire choisie tout en garantissant stabilité et confort. Le contrôle du véhicule peut être divisé en haut niveau et bas niveau, et dépend de la structure des actionneurs du véhicule électrique (VE).

Cette thèse sera divisée en deux parties principales : la prise de décision et l'architecture de commande.
La partie « prise de décision » consiste à planifier une trajectoire locale optimale, dans un environnement dynamique, en temps réel. L'originalité de l'approche consistera à introduire des critères/indicateurs sur l'économie d'énergie pour la sélection de la meilleure trajectoire, en plus des autres critères assurant le respect de la dynamique véhicule (stabilité, confort), l'évitement de collisions et le code de la route. Cette partie s'appuiera sur les travaux antérieurs développés par Heudiasyc sur la planification de trajectoire.
La 2ème partie vise à développer une architecture de contrôle multi-entrées multi-sorties, assurant plusieurs objectifs de contrôle par la commande de plusieurs actionneurs. Les objectifs de contrôle du véhicule électrique autonome sont les suivants :
● Améliorer la stabilité, la manœuvrabilité et le confort à bord du véhicule.
● Suivre une trajectoire de référence.
● Optimiser la répartition des couples au niveau des roues motorisées.
Les actionneurs considérés sont la direction active et les 4 moteurs des roues motorisées indépendamment.

Il est à noter que cette thèse considère les véhicules entièrement électriques avec quatre roues motorisées indépendamment. Avec les moteurs intégrés aux roues, la stabilité et la manœuvrabilité du véhicule sont améliorées grâce au contrôle indépendant rapide et précis des couples de traction et de braquage sur chaque roue. De plus, les actionneurs redondants peuvent servir pour atteindre plusieurs objectifs de contrôle.

Des architectures de contrôle centralisée et décentralisée seront développées pour assurer les multiples objectifs de commande à travers une coordination intelligente des différents actionneurs. La coordination sera assurée en fonction des situations de conduite, et répondra à l'optimisation de la consommation d'énergie électrique à bord. Des approches de commande robustes et adaptatives seront proposées comme le mode glissant et le LPV/H∞.

En bas-niveau, une méthode d'optimisation sera proposée pour la répartition des couples de traction/freinage sur les 4-roues motorisées, de sorte à assurer les entrées de commande haut-niveau sur le châssis. Un critère de réduction de consommation d'énergie sera considéré à ce niveau également.

Objectifs Scientifiques
Alors le but des travaux est réparti sur plusieurs étapes :
• Etude bibliographique sur les différentes approches de planification de trajectoire et de commande de véhicule, ainsi que sur l'économie d'énergie
• Intégration d'un indicateur de consommation d'énergie dans le calcul du chemin et du profil de vitesse planifiés
• Développement d'une architecture de contrôle global, en tenant compte de certains critères liés à la stabilité, la manœuvrabilité, le confort et le suivi de la trajectoire de référence
• Optimisation de la répartition du couple sur les 4-roues motorisées, en optimisant la consommation d'énergie.
• Validation des résultats sur le simulateur de véhicule Scaner Studio (Oktal), et sur une plateforme expérimentale de dimensions réduites.

Contexte de travail

Cette thèse aura lieu au laboratoire Heudiasyc, UMR CNRS/UTC 7253, et sera financée dans le cadre du projet ANR V3EA, visant à réduire la consommation d'énergie à plusieurs niveaux décisionnel et opérationnel d'un véhicule électrique autonome.
La thèse sera en collaboration avec ESEO-Angers, IREENA et le laboratoire MIS à l'UPJV, Amiens.
Profil et compétences requises :
• Formation ingénieur ou master
• Connaissances requises en Automatique / Robotique et en informatique
• Connaissances en Matlab/Simulink et langage C
Pièces à fournir pour candidater :
• Un CV complet
• Une lettre de motivation
• Le(s) relevé(s) de notes de master et/ou d'école d'ingénieur
• Lettre(s) de recommandation

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