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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Hassiba Benbouali de Chlef Faculté de Technologie Département de Génie Mécanique Projet de fin d’etudes En vue de l’obtention du diplôme de Master Filière: Génie Mécanique. Spécialité: Simulation. Thème : Le frein automatique d’un véhicule par MATLAB Présenté par : Membres du jury :  président : BEN HAMOU Abdessoufi BOUKHEDDIA F.Z  Encadreur : TAHAR ABBES Miloud  Examinateur : HABBAR Abd El Rahmène  Examinateur : KAYROUS Djilali Promotion: 2011-2012 Je voudrais d’abord remercier ALLAH le plus puissant de nous avoir donné la force pour réaliser ce travail de master Je remercie sincèrement mon promoteur monsieur TAHAR ABBES Miloud responsable du projet, qui m’a donné des conseils et des suggestions pour la conception du logiciel que j’ai développé. Mes remerciements s’adressent également à Monsieur HABBAR Abd El rahmène, pour ses conseils pendant toute la durée de ce travail. Je tiens aussi à remercier monsieur KAIROUS Djilali pour m’avoir des aidé dans la réalisation du programme SIMULINK. J’adresse mes plus vifs remerciements aux membres du jury pour l'honneur qu'ils me font en acceptant la charge de juger ce travail. Je tiens surtout à apporter mes vifs remerciements à mes parents qui m’ont soutenu durant ce travail. Enfin, je ne voudrais pas non plus oublier mon frère Zakaria pour son aide et ses orientations Dédicaces Je dédie ce mémoire : A mes très chers parents qui m’ont toujours soutenu et encouragé Que DIEU les protège A mes chers frères : Amine et Sid Ahmed A mes chères sœurs : Amina, Hadjer et Khadidja A tous mes amis : Kheira , merieme , souhila , amina , fatma , malika , Saliha , Abd El Rahmène , Ilyas , Abd El Ilah , Walid, Yousef Ahmed et toute la promotion 2012 Résumé Les systèmes antiblocage de freinage sont utilisées dans les véhicules modernes prévenir les roues de se bloquer après que le frein appliqué, La dynamique des contrôleurs requise pour l’ABS dépend de plusieurs facteurs. L’équation dynamique du véhicule est en générale nom linéaire. Le contrôleur module le couple de freinage nécessaire pour maintenir le véhicule selon une valeur optimale du taux de glissement des roues. Le taux de glissement est représenté au terme de la vitesse de véhicule et de vitesse de rotation de la roue. Dans le présent travail toutes les équations sont explicitées est le taux de glissement est exprimé au terme de variables telles que la vitesse linéaire du véhicules et la vitesse angulaire de rotation des roues En appliquant une force de freinage ,la réponse est obtenue par l’utilisation de modèle SIMULINK utilisant des contrôleurs linaire type P,PD,PI,PID est le contrôleurs logique flou il est alors obtenue en repense le taux de glissement désiré. ABSTARCT Antilock braking systems are used in modern cars to prevent the wheels from locking after brakes are applied .The dynamics of the controller needed for antilock braking system depends on various factors. The vehicle model often is in nonlinear form. Controller needs to provide a controlled torque necessary to maintain optimum value of the wheel slip ratio. The slip ratio is represented in terms of vehicle speed and wheel rotation. In present work first of all system dynamic equations are explained and a slip ratio is expressed in terms of system variables namely vehicle linear velocity and angular velocity of the wheel. By applying a bias braking force system, response is obtained using Simulink models. Using the linear control strategies like P - type, PD - type, PI - type, PID - type the effectiveness of maintaining desired slip ratio is tested. It is always observed that a steady state error of 10% occurring in all the control system models. Table de matières REMERCIEMENT DEDICACES . RESUME TABLE DE MATIERES LISTE DE FIGURES INTRODUCTION GENERALE…………………………………….…………… 1 CHAPITRE I BIBLIOGRAPHIE I.1 Introduction …………………………………………………….……………. 3 I.2 Le système de freinage classique …………………………………………… 3 I.3 Les différents types de frein ………………………………………………... 4 I.3.1 Les freins à disque …………………………………………………… 4 I.3.2 Les freins à tambour ………………………………………………….. 6 I.4 Les inconvénients du frein classique ………………………………………... 6 I.5 La nécessité du freinage ABS ……………………………………………..… 7 I.6 Le frein ABS ………..………………………………………………………. 7 I.6.1 Définition …..……………………………………………………… 7 I.6.2 Historique ……..…………………………………………………… 8 I.6.3 Le principe de fonctionnement du frein ABS……………………… 10 I.6.4 La régulation……………………………………………………….. 11 a) Les types de régulateurs………………………………………….. 11 b) Les actions des régulateurs……………………………………...... 12 I.7 Méthode de résolution……………………………………………………….. 13 CHAPITRE II LE SYSTEME DE FREINAGE ABS II.1 Introduction……………………………………………………………….. 15 II.2 Le frein ABS……………………………………………………………… 15 II.3 Les composants du système………………………………………………... 16 a) Boîtier de commande électronique (ECU)………………………….... 16 b) Ensemble modulateur…………………………………………………… 17 c) Capteurs de vitesse des roues…………………………………………. 19 d) Témoin ABS……………………………………………………………. 20 II.4 Principe de fonctionnement……………………………………………….. II.4.1 Freinage en mode normal……………………………………………. 21 21 II.4.2 Freinage en mode antiblocage……………………………………….. II.4.2.1 Phase de maintien de la pression………………………………. II.4.2.2 Phase de diminution de la pression ……………………………. II.4.2.3 Phase d’augmentation de la pression…………………………... II.4.2.4 Phase de desserrage des freins………………………………… II.5 Différents types de montage de L’ABS……………………………………. 22 24 25 25 26 26 CHAPITRE III LA REGULATION (THEORIQUE ET PRATIQUE) III.1. Introduction ………………………………………………………………. 28 III.2 Choix du sens d’action du régulateur……………………………………… 28 III.3 Rôle des actions dans la boucle fermée……………………………………. 28 III.3.1 Rôle de l’action proportionnelle (P)………………………………….. 28 III.3.2 Rôle de l’action Intégrale ……………………………………………. 30 III.3.3. Rôle de l’action dérivée……………………………………………… 31 III.4 Méthodes de réglage des actions…………………………………………... 33 III.4.1 Méthode par approches successives………………………………….. 35 III.4.2 Méthode nécessitant l’identification du procédé……………………... 35 III.4.3 Méthodes de Ziegler et Nichols (ZN)………………………………… 35 a) Méthode de la réponse indicielle………………………………………… 36 b) Méthode du point critique ....…………………………………………….. 36 CHAPITRE IV FORMULATION DU MODELE PAR SIMULINK IV.1. Introduction ………………………………………………………………. 39 IV.2 Formulation du problème……….………………….……………………… 41 IV.3 Système de contrôle …..…………….……………….……………………. 43 IV.3.1 Contrôle réaction proportionnelle (de type P)……..……..…………… 44 IV.3.2 contrôle Commentaires Proportionnelle dérivée (PD-type) ………… 44 IV.3.3 contrôle Proportionnelle intégré (PI-type)…………………………… 45 IV.3.4 contrôle Proportionnelle intégrale Dérivée (PID-type)…….........….... 45 IV.4 Modèle Simulink du véhicule trimestre….……………………………….. 45 IV.4.1. Création des sous-programmes ………….…………………………. 46 IV.4.2. Le modèle SIMULINK du véhicule sans contrôleurs……………….. 47 IV.4.3. Le modèle SIMULINK en utilise le contrôleur P ...…………………. 48 IV.4.4. Le modèle SIMULINK en utilise le contrôleur PD……...…………... 49 IV.4.5. Le modèle SIMULINK en utilise le contrôleur PI ………….……....… 49 IV.4.6. Le modèle SIMULINK en utilise le contrôleur PID……………..……. 50 IV.4.7. Le modèle SIMULINK en utilise le contrôleur Flou ……………..……51 CHAPITRE IV RESULTATS ET DISCUSSIONS V.1. Introduction………………………………………………………………….. 52 V.2. Paramètres d’entrée utilisée……………………………………………….…. 52 V.3 Les résultats de système des équations dynamique sans contrôleur ……......... 53 V.4 Les résultats de système des équations dynamique avec contrôleur ………… 58 V.4.1 Contrôleur P ………………………………………………………. 58 V.4.2 Contrôleur PI……………………………………………………….. 60 V.4.3 Contrôleur logique flou ……………………………………………. 64 LISTE DE FIGURES Fig. I.1 Système de freinage classique……………………………………………….2 Fig. I.2 a) frein à disque (montage rigide) …………………………………………..3 Fig. I.2 b) frein à disque (montages flottants)……………………………………….3 Fig. I.3 frein à tambour………………………………………………………………4 Fig. I.4. Le Système de freinage ABS ………………………………………………6 Fig. I.5. Exemple de modèle SIMULINK………………………………………….12 Fig. II.1. Schéma da L’ABS………………………………………………………...16 Fig. II.2. Boîtier de commande électronique………………………………………...17 Fig. II.3. Modulateur ……………………………………………………………......17 Fig. II.4. Électrovanne en repos.........................................................................….... 18 Fig. II.5. Pompe hydraulique………….……………………………………..………19 Fig. II.6.a) Capteur des roues……………………………………………….………..19 Fig. II.6.b) Bague de serrage de capteur……………………………………………..20 Fig. II.6.c) Roue dentée……………………………………………………………...20 Fig. II.6.d) Câbles de capteur………………………………………………………..20 Fig. II.7. Témoin ABS………………………………………………………………20 Fig. II.8. Mode de freinage normal…………………………………………………..22 Fig. II.9. Phase de maintien de la pression…………………………………………..24 Fig. II.10. Phase diminution de la pression………………………………………….25 Fig. II.11.a) Dispositif 4 canaux – 4 capteurs ………………………………………27 Fig. II.11.b) Dispositif 3 canaux – 3 capteurs……………………………………….27 Fig. II.11.c) Dispositif 3 canaux – 4 capteurs + stratégie……………………………27 Fig. III.1. Test en asservissement sur un procédé instable (P)……………………….29 Fig. III.2.a) Schéma de contrôleur (PI) ……………………………………………...30 Fig. III.2. Test en asservissement sur un procédé instable (PI)………………………31 Fig. III.3.a) Schéma de contrôleur (PID)……………………………………………..31 Fig. III.3. Test en asservissement sur un procédé instable (PID)..……………………32 Fig.III.4. Exemple de régulation flou…………………………………………………36 Fig.III.5.a) Traitement flou ………………………………………………………….37 Fig. III.5.b) Flou direct ………………………………………………………………37 Fig. III.5.c) Flou indirect……………………………………………………………..37 Fig. IV.1. Modèle du véhicule trimestre……………………………………………...38 Fig. IV.2. Coefficient de frottement µ en fonction du taux de glissement…………….42 Fig. IV.3 Schéma de principe de système d'asservissement…………………………..42 Fig. IV.4. Les équations dynamiques du véhicule…………………………………….45 Fig. IV.5. Sous-programme de taux de glissement……………………………………45 Fig. IV.6. Sous-programme de coefficient de frottement…………………………….46 Fig. IV.7. Modèle de quart du véhicule sans contrôleurs……………………………..46 Fig. IV.8. Modèle de quart du véhicule sans contrôleurs modifié……………………47 Fig. IV.9. Modèle du véhicule avec contrôleurs proportionnel P…………………….48 Fig. IV.10. Modèle du véhicule avec contrôleurs proportionnel dérivé PD………….48 Fig. IV.11. Modèle du véhicule avec contrôleurs proportionnel intégrale PI………..49 Fig. IV.12. Modèle du véhicule avec contrôleurs PID……………………………….49 Fig. IV.13. Sous programme de contrôleur flou……………………………………...50 Fig. IV.14. Modèle du véhicule avec contrôleurs Flou………………………………50 Fig. V.2.a) Distance de freinage……………………………………………………...52 Fig. V.2.b) Vitesse linéaire du véhicule………………………………………………52 Fig. V.2.c) Vitesse angulaire de rotation de la roue ………………………………… 53 Fig. V.2.d) Taux de glissement ……………………………………………………...53 Fig. V.3.a) Distance de freinage ……………………………………………………..54 Fig. V.3.b) Vitesse linéaire du véhicule ……………………………………………..55 Fig. V.2.c) Vitesse angulaire de rotation de la roue………………………………….55 Fig. V.1.d) Taux de glissement ………………………………………………………56 Fig. V.4.a) Distance de freinage avec contrôleur P …………………………………..57 Fig. V.4.b) Vitesse linéaire du véhicule avec contrôleur P…………………………...58 Fig. uploads/Geographie/ boukheddia-2012-pdf 1 .pdf