Contrôle actif de l'ensemble roue-pneu pour la réduction de la transmission vibratoire solidienne - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures
Thèse Année : 2024

Active control of the wheel-tire assembly for solid-borne vibration transmission reduction

Contrôle actif de l'ensemble roue-pneu pour la réduction de la transmission vibratoire solidienne

Résumé

The impact of noise on humans is increasingly at the heart of health issues. In a context of intense industrial competitiveness, these issues lie at the heart of the automotive sector, a truth that also applies to the tire industry. With the rise of electric vehicles, the rolling noise previously masked by other sources of vehicle-related noise pollution poses a real problem for passenger comfort. Vehicle structure, tires, and suspension systems can attenuate some of the undesirable effects of tire-road contact at high and low frequencies. However, few technical solutions have been deployed to address the vibratory phenomena transmitted by tire-wheel assemblies operating between 200 and 500 Hz. One reason for this, these tire-wheel assemblies present complex dynamics dependent on multiple factors, such as their internal pressure, loads, and rotation speed. This thesis is structured around three axes: a deeper understanding of the dynamic behavior of tire-wheel assemblies, the development and control of a set of experimental devices, and the realization of a system and a control law to reduce the forces transmitted in the hubs. Work carried out on four different experimental setups enabled us to minimize the uncertainties associated with the evolving dynamics of the structure to be controlled, thereby allowing for a better definition of the proposed solution's field of action. Based on these results, a network of piezoelectric transducers, used as sensors and actuators, has been proposed. Various robust control solutions have been suggested, including one that combines active control and a spatial modal filter, and another that exploits a sliding-mode controller. These solutions were first studied numerically using models based on experimental data, and then tested on the full-scale structure. In parallel with this work, robustness studies of the proposed solutions were carried out. The most advanced control system was finally tested under realistic operating conditions, involving loading, contact with the tire similar to that obtained with the roadway, and rotation of the assembly. Attenuation of the two target modes was achieved for different rotation speeds.
L’impact du bruit sur l’humain est de plus en plus au centre des problématiques de santé. Dans une politique de compétitivité industrielle intense, ces questionnements sont au cœur du secteur automobile. C’est le cas de celui des pneumatiques. Avec l’essor des véhicules électriques, le bruit de roulement jusqu’alors masqué par d’autres sources de pollutions sonores émanantes des véhicules pose un réel problème de confort pour les passagers. La structure des véhicules, les pneumatiques ainsi que les systèmes de suspensions permettent d’atténuer certains effets indésirables du contact pneu-chaussée à hautes et basses fréquences. Cependant peu de solutions techniques sont déployées pour traiter les phénomènes vibratoires transmis par les ensembles montés entre 200 et 500 Hz. Une des raisons est que ces assemblage roue-pneu présentent une dynamique complexe dépendante de multiples facteurs, tel que la pression de gonflage, le chargement ou encore la vitesse de rotation. Cette thèse est articulée autour de trois axes : l’approfondissement de la compréhension du comportement dynamique des assemblages roue-pneu, la mise au point et maîtrise d’un ensemble de dispositifs expérimentaux, la réalisation d’un système et d’une loi de contrôle permettant de diminuer les efforts transmis dans les moyeux. Des travaux effectués sur 4 différents dispositifs expérimentaux ont permis de minimiser les incertitudes liées à la dynamique évolutive de la structure à contrôler. Ceci permettant de mieux définir le champ d’action de la solution à proposer. Par le biais de ces résultats un réseau de transducteurs piézoélectriques, utilisés comme capteurs et actionneurs, est proposé. Différentes solutions de contrôle robuste ont été proposées, notamment une combinant du contrôle actif et un filtre modal spatial ainsi qu’une autre exploitant un contrôleur à mode glissant. Ces solutions ont d’abord été étudiées numériquement à l’aide de modèle basés sur des données expérimentales. Puis elles ont été testées sur la structure à l’échelle 1:1. En parallèle de ces travaux, des études de robustesse des solutions proposées ont été réalisées. Le système de contrôle le plus avancé est finalement testé dans des conditions réalistes de fonctionnement avec un chargement, un contact avec le pneumatique assimilable à celui obtenu avec la chaussée et avec rotation de l’ensemble. Une atténuation des deux modes ciblés est obtenue pour différentes vitesses de rotation.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04846850 , version 1 (18-12-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04846850 , version 1

Citer

Antoine Carvalho. Contrôle actif de l'ensemble roue-pneu pour la réduction de la transmission vibratoire solidienne. Mécanique [physics.med-ph]. INSA de Lyon, 2024. Français. ⟨NNT : 2024ISAL0073⟩. ⟨tel-04846850⟩
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