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«Modélisation et identification d’un convertisseur d’énergie électro-hydraulique hautement intégré pour des applications robotiques» par Elmira Amrollah

Présentée par : Elmira Amrollah Discipline : Génie informatique, Automatique et Traitement du Signal Laboratoire :LISV

Résumé :
Le but de ce travail est d’étudier et de modéliser les paramètres internes d’un actionneur hydraulique hautement intégré (IEHA), ainsi qu’identifier les paramètres qui influencent le comportement et le rendement du système, selon les tâches à accomplir. Etant donné la conception compacte d’IEHA, il est difficile de mesurer les variables internes du système tels que la perte de pression interne et les fuites. Cependant, il est nécessaire d’évaluer l’influence des paramètres géométriques, ainsi que les paramètres définis par la tâche sur ces variables internes et sur le comportement et le rendement du système, dans le but d’améliorer les futurs prototypes. Donc, le développement d’un modèle de l’actionneur nous aidera à identifier les différents problèmes du système, et proposer des solutions pour améliorer la dynamique de celui-ci. Le mécanisme d’IEHA et sa modélisation dans MATLAB et SimHydraulics sont présentes. Le rendement mécanique et volumétrique de la pompe est étudié et des solutions sont proposées pour optimiser les paramètres afin de mimiser les pertes énergétiques. Le mécanisme du stockage d’énergie est présent et ceci est implémenté dans l’architecture de l’actionneur. Des exemples des tâches périodiques (saut, marche) sont utilisés pour montrer qu’avec une bonne stratégie de stockage IEHA, il pourrait être autonome et plus petit en terme de réservoirs d’huile.

Abstract :
The goal of the present work is to study the internal parameters of an integrated electro-hydraulic actuator (IEHA) for robotic applications, as well as identifying the influence of each parameter on the behaviour of the system, depending on the specified task to accomplish. Compactness of IEHA makes it difficult to measure the internal variables of the system, such as micro-pump’s leakage, and internal pressure drop, while it is important to study the effect of configuring the internal variables on the behaviour and energy efficiency of the system, before modifying the latter in future prototypes. Hence, development of a model of the actuator will help us identify the different issues of the system and propose new solutions to improve its dynamic behaviour. The effectiveness of the developed virtual model allows for quick and accurate evaluation of the internal parameters early in the design and development stage. The mechanism and dynamic equations of IEHA are presented. The actuator is simulated firstly by implementing the dynamic models in MATLAB-Simulink environment, and secondly in MATLAB-SimHydraulics. The different parameters and hydraulic phenomena that play a crucial role in the performance of the system are discussed. Optimizing these parameters improves the mechanical energy efficiency, volumetric efficiency, and response time of the overall system. The concept of energy storage and its implementation in the architecture of IEHA is presented. Examples of periodic tasks (jumping, walking) are used to show how a good energy storage strategy could make the actuator autonomous and smaller in terms of necessary hydraulic sources.
Informations complémentaires
Yannick AOUSTIN, Maître de Conférences, Habilité à Diriger des Recherches, à l’Université de Nantes/Département de Physique - Nantes - Rapporteur
Gérard POISSON, Professeur des Universités, à l’IUT de Bourges/Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche Ingénierie des Systèmes, Mécanique, Energétique (PRISME) - Bourges - Rapporteur
Fethi BEN OUEZDOU, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines /Laboratoire d’Ingénierie et des Systèmes de Versailles (LISV) - Velizy - Directeur de thèse
Yasser ALAYLI, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines /Laboratoire d’Ingénierie et des Systèmes de Versailles (LISV) - Velizy - Examinateur
Samer ALFAYAD, Maître de Conférences, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines /Laboratoire d’Ingénierie et des Systèmes de Versailles (LISV) - Velizy - Examinateur
Antoine DEQUIDT, Maître de Conférences, Habilité à Diriger des Recherches, à l’Université de Valenciennes/Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique industrielles et Humaines (LAMIH) - UMR 8530 - Valenciennes - Examinateur
Fayçal NAMOUN, Directeur Général de la société BIA - Conflans-Sainte-Honorine - Invité
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