Chapitre I
Modelisation du systems physique
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Il est traité dans ce chapitre la modélisation
d'un système de suspension active quart de véhicule. Après
une brève présentation de la structure, nous élaborons un
modèle dynamique tout en considérant un comportement à
deux degrés de liberté. Ce dernier est synthétisé
à partir de l'analyse du mouvement vertical du quart de véhicule
par une méthode classique basée sur les théorèmes
généraux de la mécanique. Ensuite, nous introduisons une
formulation des équations de la dynamique sous forme d'état. Les
automaticiens sont plus familiers avec cette représentation car elle
correspond à une paramétrisation de la relation
entrée-sortie du système. Pour finir, nous présentons pour
ce type de suspension les critères de performances qui seront
utilisés dans les chapitres 3 et 4 pour l'analyse et la comparaison des
déférentes stratégies de commande. Ces critères
serviront donc de référence pour celles des systèmes
bouclés par les différentes commandes.
1. Modèle quart de véhicule 1.1.
Introduction
L'objectif principal de la conception des systèmes de
suspension des véhicules est d'atténuer les perturbations
causées par les imperfections de la route, qui sont néfastes pour
les passagers et pour le véhicule (sources d'inconfort et
d'insécurité).
Suivant le type de système de suspension qu'on veut
analyser et suivant l'objectif de l'analyse, la modélisation
diffère. Pour des questions de simplicité, et de sens physique,
lors de cette étude nous utilisons un modèle quart de
véhicule à deux degrés de liberté. Ce modèle
permet de prendre en compte le mouvement vertical de la caisse ainsi que celui
de la roue quel que soit le système de suspension en question. De plus,
concernant la dynamique du véhicule, le modèle est valide pour
l'étude du confort routier et de la tenue de route du
véhicule.
1.2. La suspension
On désigne sous le nom de suspension l'ensemble des
éléments mécaniques qui relient les
roues à la
structure principale d'un véhicule (caisse). Le système de
suspension verticale
permet de supporter le poids du véhicule et de filtrer les
irrégularités de la route, tout en maintenant une garde au sol
convenable, et les pneumatiques en contact avec le sol.
Dans les systèmes à suspension automobile, nous
distinguons trois types:
? Suspension passive:
Les systèmes à suspension passive traditionnelle
sont conçus à base des éléments passifs,
c.à.d. équipée généralement d'un ressort et
d'un amortisseur de valeurs fixes (invariant dans le temps), et ils sont
choisis en fonction des exigences de conception des véhicules.
? Suspension semi-active:
Les systèmes à suspension semi-active, sont
constitués d'un élément passif (ressort) et d'un
amortisseur contrôlé. L'amortisseur semi-actif, tout comme
l'amortisseur passif, ne peut que dissiper de l'énergie en produisant
une force qui s'oppose à la vitesse relative entre la caisse et la roue.
Mais contrairement à un amortisseur passif, cette force est modulable,
d'où le nom «semi-actif».
? Suspension active:
Les suspensions passive et semi-active produisent des forces
qui sont limitées par les positions et les vitesses relatives entre la
caisse et la roue et qui ne peuvent que dissiper de l'énergie. Cela peut
se traduire par la limitation de leurs aptitudes en termes de confort
(isolation vibratoire) et de sécurité (stabilité de
conduite).
Les systèmes à suspension active peuvent
améliorer leurs qualités à travers le rajout d'un
amortisseur actif, qui génère des forces instantanées
permettant de supporter les charges et d'assurer la sécurité et
le confort contre les contraintes (mauvaise route, surcharge, ...etc.).
Tout au long de notre étude, nous nous consacrons donc
à la suspension active, constituée par des éléments
passifs (ressort et amortisseur) en parallèle avec un amortisseur actif
(actionneur).
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