APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

Description

Sujet de Thèse- Equipe NeCS Observateurs multi-capteurs basés sur des modèles pour la calibration automatique, le diagnostic et le contrôle des moteurs diesel HCCI. Responsable : Carlos Canudas de Wit Email : carlos.canudas-de-wit Tel : [phone] Departement d’Automatique de Grenoble, GIPSA-lab, Equipe NeCS. Site web du DAG : http : //www.lag.ensieg.inpg.fr Site web du responsable : http://www.lag.ensieg.inpg.fr/canudas/ Co-encadrant : Dr. Antonio Sciarretta mailto:[e-mail] Tel. [phone] Financement : CIFRE 1900 (1st year) to 2200 (3rd year) Start: Sept./Oct. 2007-10 MOTS-CLES : Observateurs pour des systèmes multi-capteur, control des moteurs diesel HCCI. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Contexte. La thèse sera effectuée dans le cadre d'un partenariat entre l'IFP, en particulier avec l'équipe contrôle moteur, et l'équipe NeCS (Networked Controlled Systems). L'IFP est un centre de recherche scientifique, de formation, et de développement industriel, actif dans les domaines du pétrole et du gaz naturel, leurs utilisations en particulier dans les véhicules, ainsi que dans le domaine des énergies nouvelles. Le principal centre est basé à Rueil-Malmaison (Ouest de Paris), France. L'équipe contrôle moteur est aujourd'hui composé de 10 ingénieurs de recherche et de 5 doctorants. NeCS est une équipe issue d'une collaboration entre le CNRS(GIPSA-lab) et ...

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Departement d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex

Sujet de Thèse- Equipe NeCS

Observateurs multi-capteurs basés sur des modèles pour la calibration automatique, le

diagnostic et le contrôle des moteurs diesel HCCI.

Responsable

:

Carlos Canudas de Wit

Email : carlos.canudas-de-wit

Tel : [phone]

Departement d’Automatique de Grenoble, GIPSA-lab, Equipe NeCS.

Site web du DAG : http : //www.lag.ensieg.inpg.fr

Site web du responsable : http://www.lag.ensieg.inpg.fr/canudas/

Co-encadrant :

Dr. Antonio Sciarretta

mailto:[e-mail]

Tel. [phone]

Financement :

CIFRE 1900 (1st year) to 2200 (3rd year)

Start:

Sept./Oct. 2007-10

MOTS-CLES :

Observateurs pour des systèmes multi-capteur, control des moteurs diesel HCCI.

CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET :

Contexte

. La thèse sera effectuée dans le cadre d'un partenariat entre l'IFP, en particulier avec

l'équipe contrôle moteur, et l'équipe NeCS (Networked Controlled Systems).

L'IFP est un centre de recherche scientifique, de formation, et de développement industriel, actif

dans les domaines du pétrole et du gaz naturel, leurs utilisations en particulier dans les véhicules,

ainsi que dans le domaine des énergies nouvelles. Le principal centre est basé à Rueil-Malmaison

(Ouest de Paris), France. L'équipe contrôle moteur est aujourd'hui composé de 10 ingénieurs de

recherche et de 5 doctorants. NeCS est une équipe issue d'une collaboration entre le CNRS(GIPSA-

lab) et l'INRIA à Grenoble. L'objectif de l'équipe est de palier aux problèmes apparus avec l'utilisation

des nouveaux composants sans fils et à bas coûts, l'augmentation de la complexité des systèmes

ainsi que la répartition et la localisation des capteurs (réseaux de capteurs) et des actionneurs.

L'équipe est localisée sur deux sites : l'INRIA (Monbonnot) et le GIPSA-lab (sur le campus de

Grenoble).

Description du sujet.

Le mode de combustion diesel HCCI est reconnu comme potentiellement

capable de réduire significativement les émissions de polluants par rapport à un moteur diesel

classique. Le contrôle de la combustion est difficile à réaliser du fait du nombre de degrés de liberté

important dans les boucles de carburant et d'air. Cette dernière, en particulier, est de plus en plus

complexe car elle inclue un papillon d'admission d'air, un turbo à géométrie variable, une boucle de

recirculation des gaz d'échappement (EGR) et plusieurs capteurs. Le système global devient

fortement dépendant du bon fonctionnement de ses sous-systèmes. Ainsi, des diagnostics

supplémentaires doivent être exécutés durant le fonctionnement en plus de ceux imposés par les

normes environnementales. Les signaux à surveiller peuvent être booléens ou continus.

Actuellement, les systèmes de diagnostics en ligne sont principalement basés sur une simple

vérification de quelques signaux mesurés. L'augmentation de la complexité de la boucle d'air d'un

Departement d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex

moteur HCCI, ajoutée au fait que son contrôle soit multivariable, rendra probablement ces méthodes

inaptes à répondre aux demandes futures. Une voie prometteuse pour améliorer les systèmes de

diagnostic consiste à utiliser des techniques basées sur des modèles. Avec cette approche, des

modèles mathématiques des différents sous-systèmes peuvent être utilisés pour reconstruire les

variables internes qui ne sont pas directement mesurables, qui seraient affectées par une dérive du

système, ou pour lesquelles les mesures seraient erronées. Cette reconstruction peut être réalisée par

l'intermédiaire d'observateurs temps réel ou à partir d'autres techniques.

Jusqu'a présent, l'estimation boucle-ouverte des variables internes est l'approche la plus utilisée

dans le diagnostic basé sur des modèles. Les variables reconstruites par l'observateur sont ensuite

comparées aux mesures. Avec cette approche, toutes les mesures sont considérées comme

potentiellement erronées. La détection d'erreurs est alors limitée à des cas simples

Travail de thèse

. Le travail du doctorant sera axé sur le développement d'observateurs bouclés

appliqués à plusieurs signaux critiques. Le nombre de mesures nécessaires (i.e. les entrées des

observateurs) ne doit pas dépasser de manière exagérée le nombre de mesures disponibles sur les

moteurs des véhicules de série. Parmi ces mesures, deux classes seront considérées. On distinguera

d'une part les signaux qui seront utilisés par les observateurs, et d'autre part les signaux qui doivent

être diagnostiqués. En conséquence, une procédure pour l'adaptation des stratégies de contrôle, liée

à la présence de diagnostic, devra être développée. Les signaux serviront comme base pour la

calibration automatique des boucles de contrôle actuelles et pour les algorithmes de détections de

défauts actuels.

Un moteur HCCI, actuellement en test à l'IFP, ou bien un moteur possédant une architecture

similaire, pourra être utilisé comme application aux méthodes proposées. Dans cette optique, le

candidat utilisera les algorithmes actuels de contrôle déjà développés pour le moteur HCCI, mais

aussi les modèles de simulation et les plateformes de contrôle. En particulier, un modèle de simulation

temps-réel du moteur HCCI, élément clef d'une plateforme Harware-in-the-loop (HiL), sera disponible

pour tester et valider les stratégies développées préalablement ou en parallèle aux tests de calibration

sur banc moteur.

Profil du candidat

. Le candidat devra avoir un diplôme d'ingénieur avec une spécialisation en

automatique. Des connaissances en mécanique et moteur seraient les bienvenues.