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No d’ordre: 2010 ISAL 0003 Année 2010 THÈSE présentée devant l’Institut Nationa

No d’ordre: 2010 ISAL 0003 Année 2010 THÈSE présentée devant l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon pour obtenir le grade de docteur par Audrey Jardin Ingénieur de l’INSA de Lyon Équipe d’accueil : Équipe EASY - Laboratoire Ampère École Doctorale : Électronique, Électrotechnique, Automatique (EEA) Spécialité : Énergie et Systèmes Contribution à une méthodologie de dimensionnement des systèmes mécatroniques : analyse structurelle et couplage à l’optimisation dynamique Soutenue le 15 janvier 2010 devant le jury : Rapporteurs : S.Junco Professeur, Université Nationale de Rosario, Argentine X.Roboam Directeur de Recherche CNRS, LAPLACE - Université de Toulouse C.Sueur Professeur, LAGIS - ECL Examinateurs : M.Malabre Directeur de Recherche CNRS, IRCCyN - ECN D.Thomasset Professeur, AMPÈRE - INSA de Lyon Invités : Z.Benjelloun-Dabaghi HDR, IFP D.Bouskela Ingénieur chercheur, EDF F.Guillemard Docteur ingénieur, PSA F.Lorenz Ingénieur, LorSim SA Encadrant : W.Marquis-Favre HDR, AMPÈRE - INSA de Lyon INSA Direction de la Recherche INSA Direction de la Recherche INSA Direction de la Recherche INSA Direction de la Recherche - - - - Ecoles Doctorales Ecoles Doctorales Ecoles Doctorales Ecoles Doctorales – – – – Quadriennal Quadriennal Quadriennal Quadriennal 2007 2007 2007 2007- - - -2010 2010 2010 2010 SIGLE ECOLE DOCTORALE NOM ET COORDONNEES DU RESPONSABLE CHIMIE CHIMIE DE LYON http://sakura.cpe.fr/ED206 M. Jean Marc LANCELIN Insa : R. GOURDON M. Jean Marc LANCELIN Université Claude Bernard Lyon 1 Bât CPE 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.43 13 95 Fax : lancelin@hikari.cpe.fr E.E.A. ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE, AUTOMATIQUE http://www.insa-lyon.fr/eea M. Alain NICOLAS Insa : C. PLOSSU ede2a@insa-lyon.fr Secrétariat : M. LABOUNE AM. 64.43 – Fax : 64.54 M. Alain NICOLAS Ecole Centrale de Lyon Bâtiment H9 36 avenue Guy de Collongue 69134 ECULLY Tél : 04.72.18 60 97 Fax : 04 78 43 37 17 eea@ec-lyon.fr Secrétariat : M.C. HAVGOUDOUKIAN E2M2 EVOLUTION, ECOSYSTEME, MICROBIOLOGIE, MODELISATION http://biomserv.univ-lyon1.fr/E2M2 M. Jean-Pierre FLANDROIS Insa : H. CHARLES M. Jean-Pierre FLANDROIS CNRS UMR 5558 Université Claude Bernard Lyon 1 Bât G. Mendel 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cédex Tél : 04.26 23 59 50 Fax 04 26 23 59 49 06 07 53 89 13 e2m2@biomserv.univ-lyon1.fr EDISS INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES- SANTE Sec : Safia Boudjema M. Didier REVEL Insa : M. LAGARDE M. Didier REVEL Hôpital Cardiologique de Lyon Bâtiment Central 28 Avenue Doyen Lépine 69500 BRON Tél : 04.72.68 49 09 Fax :04 72 35 49 16 Didier.revel@creatis.uni-lyon1.fr INFOMATHS INFORMATIQUE ET MATHEMATIQUES http://infomaths.univ-lyon1.fr M. Alain MILLE Secrétariat : C. DAYEYAN M. Alain MILLE Université Claude Bernard Lyon 1 LIRIS - INFOMATHS Bâtiment Nautibus 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72. 44 82 94 Fax 04 72 43 13 10 infomaths@bat710.univ-lyon1.fr - alain.mille@liris.cnrs.fr Matériaux MATERIAUX DE LYON M. Jean Marc PELLETIER Secrétariat : C. BERNAVON 83.85 M. Jean Marc PELLETIER INSA de Lyon MATEIS Bâtiment Blaise Pascal 7 avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE Cédex Tél : 04.72.43 83 18 Fax 04 72 43 85 28 Jean-marc.Pelletier@insa-lyon.fr MEGA MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL, ACOUSTIQUE M. Jean Louis GUYADER Secrétariat : M. LABOUNE PM : 71.70 –Fax : 87.12 M. Jean Louis GUYADER INSA de Lyon Laboratoire de Vibrations et Acoustique Bâtiment Antoine de Saint Exupéry 25 bis avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE Cedex Tél :04.72.18.71.70 Fax : 04 72 43 72 37 mega@lva.insa-lyon.fr ScSo ScSo* M. OBADIA Lionel Insa : J.Y. TOUSSAINT M. OBADIA Lionel Université Lyon 2 86 rue Pasteur 69365 LYON Cedex 07 Tél : 04.78.69.72.76 Fax : 04.37.28.04.48 Lionel.Obadia@univ-lyon2.fr *ScSo : Histoire, Geographie, Aménagement, Urbanisme, Archéologie, Science politique, Sociologie, Anthropologie Remerciements Les travaux présentés dans ce mémoire ont été eﬀectués au sein du Laboratoire d’Au- tomatique Industrielle (LAI) de l’INSA de Lyon qui a fusionné depuis janvier 2007 avec le Laboratoire CEGELY et une unité de microbiologie environnementale pour devenir le Laboratoire Ampère. À ce titre, je tiens à remercier pour leur accueil le directeur de ce nouveau laboratoire, M. Laurent Nicolas, directeur de recherche CNRS, ainsi que M. Tanneguy Redarce, professeur des universités et directeur du LAI à mon arrivée. Tout naturellement, les remerciements qui suivent s’adressent en premier lieu à ceux qui m’ont suivi pendant ces trois années de travail. Merci à mon directeur de thèse M. Wil- frid Marquis-Favre, habilité à diriger des recherches, pour m’avoir proposé ce sujet, pour son encadrement, pour la conﬁance dont il m’a fait preuve, pour son enthousiasme envers les bond graphs et ses nombreuses discussions techniques passionnées. Merci égale- ment à M. Daniel Thomasset, professeur des universités, pour avoir toujours gardé un œil sur mon travail, pour sa bienveillance, pour sa vision du monde de la recherche et ses conseils avisés. J’exprime par ailleurs toute ma reconnaissance envers chacun des membres du jury de thèse. Merci aux rapporteurs qui m’ont accordé de leur temps pour examiner les nom- breuses pages de mon mémoire et qui, par leurs remarques, ont participé à son améliora- tion. À ce titre, merci à M. Xavier Roboam, directeur de recherche CNRS et à M. Chris- tophe Sueur, professeur des universités. Merci aussi à M. Sergio Junco, professeur, qui a accepté de faire le déplacement depuis l’Argentine et de lire un mémoire en français. Merci à M. Michel Malabre, directeur de recherche CNRS et directeur de l’IRCCyN, qui me fait ici un grand honneur en acceptant d’examiner mes travaux. Je suis ﬂattée et vous remercie vivement de l’attention que vous y portez. Enﬁn, merci aux membres invi- tés pour avoir également témoigné de l’intérêt envers mes travaux de recherche mais aussi pour avoir su instaurer un climat de travail agréable lors de nombreux échanges au cours du projet ANR SIMPA2-C6E2. Merci à Mme Zakia Benjelloun-Dabaghi, habilitée à diriger des recherches à l’IFP, à M. Daniel Bouskela, ingénieur chercheur à EDF, à M. Franck Guillemard, docteur ingénieur à PSA Peugeot Citroën ainsi qu’à M. Françis Lorenz, créateur du logiciel MS1. Ces trois années de thèse auraient été sans doute bien plus pénibles voire impossibles si elles ne s’étaient pas déroulées dans un environnement de travail agréable. Merci à tous les membres du laboratoire Ampère et plus particulièrement ceux de l’équipe EASY pour leur sympathie et leur soutien tout spécialement lors de mes derniers mois de thèse. Merci à Maguy, secrétaire du laboratoire, et à Christophe, technicien du laboratoire, pour leur gentillesse et leur soutien logistique (merci aussi pour les soirées karaoké même si je n’ai pas chanté !). Merci aux chercheurs permanents pour leur aide technique et pour avoir toujours eu un petit mot amical à mon égard. Merci particulièrement à Minh Tu, à Éric, à Sylvie, à Xavier, à Richard, à Damien, à Mickaël, à Jean-Pierre et à Xuefang. Merci aussi à tous les doctorants que j’ai pu croiser et avec qui j’ai pu partager l’expérience « Thésa » : à Gérardo mon mexicain préféré, à Grégory (et oui je te remercie !), à Rosario, à Quyen, à Sylvain, à Juan, à Gabor, à Salam, à Anouar, à Mingming, à Frédéric, à Lilia, . . . . . . et bien sûr à Mariem ma « consœur bond graphiste » (courage la ﬁn est proche !). Orientée désormais vers de nouvels horizons, je proﬁte également de cette occasion pour remercier mes nouveaux collègues d’EDF R & D à Chatou, pour leur sympathique accueil au sein de leur unité et leurs encouragements lors des semaines précédant ma sou- tenance. D’un point de vue plus personnel, merci aussi à mes amis parisiens qui m’ont paru parfois si loin. Merci en particulier à Arnaud et Bubu ainsi qu’à Teebo l’Artiste pour avoir su me changer les idées quand j’en avais le plus besoin. Enﬁn, je ne pourrai terminer ces remerciements sans évoquer ceux qui me sont les plus chers. À mes parents pour leur soutien constant durant ces longues années d’études et pendant mes si nombreuses périodes de doute (et pas que pendant ma thèse !), pour leur écoute, pour leur réconfort à grands renforts de gâteaux au chocolat, pour leur amour, pour tout. À mon petit frère Stéphane qui n’est plus si petit que ça d’ailleurs et pour qui le rôle « d’aîné » a dû lui sembler parfois inversé. À mon indispensable Loïc pour être toujours resté là près de moi, pour être tout simplement lui. À vous quatre, merci du fond du cœur . . . vous êtes les panseurs qui me font devenir docteur . . . Table des matières Introduction générale v 1 Les systèmes mécatroniques et leur dimensionnement 1 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Qu’est-ce qu’un système mécatronique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1 Introduction à la Mécatronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.2 Architecture générique d’un système mécatronique . . . . . . uploads/Science et Technologie/ des-systemes-mecatroniques.pdf