Robust control with application to lateral driving assistance
Commande robuste pour l'assistance au contrôle latéral d'un véhicule routier
Résumé
Lateral control finds many applications in the field of driving assistance. A large number of vehicle accidents results from unexpected excessive yaw motion such as spin-out and lane departure. In addition, such type of accidents generally occurs on rural road, and about 30 % of fatalities in France are due to accidents with vehicle alone. The thesis aims at synthesizing a controller which assists the driver in the situations of lane keeping and disturbance rejections. The vehicle is subject to lateral wind and road banking and the control strategy must ensure driving comfort criteria and must respect the physical limitations of the actuator. The assistance strategy adopted consists in adding a supplementary torque using a motorized direction system to that of the driver. It takes into account three components which are the vehicle, the steering column and the driver. The developments focus on the Hinfinity and Hinfinity-LPV robust control theory. The implementation of controllers whose the degree is high is not practically acceptable. Consequently, a controller whose the order is reduced is proved to be a suitable solution. First, in the context of an Hinfinity synthesis at fixed longitudinal velocity, the specifications are satisfied. The active assistance system ensures good closed loop robustness properties as shown by the mu-analysis. Secondly, in order to increase the stability of the controlled system, a controller scheduled by the longitudinal velocity is synthesized. The performances are better and the results obtained in the same driving conditions as the fixed Hinfinity controller are promising.
Le contrôle latéral trouve de nombreuses applications dans le domaine de l'assistance à la conduite. Un grand nombre d'accidents de la route sont provoqués par des mouvements de roulis et de lacet excessifs engendrant des sorties de route. De plus, ce type d'accidents se produisent généralement sur les routes nationales et départementales, et environ 30 % des incidents impliquent des véhicules seuls. L'objectif de cette thèse est de mettre en œuvre un correcteur qui soit en mesure d'assister le conducteur dans les situations de suivi de voies et de rejeter diverses perturbations auxquelles est soumis le véhicule telles que des vents latéraux ou un dévers de la route, tout en respectant les contraintes de confort, d'agrément de conduite et les limitations pratiques de l'actionneur de direction. La stratégie d'assistance retenue consiste à ajouter un couple à celui délivré par le conducteur grâce à l'intégration d'un moteur à courant continu sur la colonne de direction. Elle tient compte des trois composantes que sont le véhicule, la colonne de direction et le conducteur. Les travaux se sont donc focalisés sur les techniques de commande robuste qui utilisent les synthèses Hinfini et Hinfini-LPV. L'implantation de correcteurs d'ordre élevé n'est pas souhaitable donc l'élaboration d'un correcteur d'ordre réduit s'avère donc une solution adaptée. D'abord dans le cadre d'une synthèse de correcteur Hinfini à vitesse fixe, les spécifications sont respectées. Le dispositif d'assistance active confère au système en boucle fermée de bonnes propriétés de robustesse comme l'a montré la mu-analyse. Ensuite pour améliorer le domaine de stabilité du système commandé, un correcteur séquencé par la vitesse longitudinale est synthétisé. Il est plus performant et les résultats obtenus dans les mêmes conditions que le correcteur Hinfini fixe sont meilleurs.
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