Contribution à la génération de trajectoire pour la maîtrise

Université de Lille 1–Sciences et Technologies
Habilitation à Diriger des Recherches
Spécialité : Automatique
par
Richard Béarée
Maître de conférences
Arts et Métiers ParisTech Lille
Contribution à la génération de
trajectoire pour la maîtrise des
vibrations
Préparée au
Laboratoire des Sciences de l’Information et des Systèmes – UMR 7296
Habilitation soutenue le 12 octobre 2015 devant le jury composé de :
Garant J.P. Richard Prof. Centrale Lille – CRIStAL
Rapporteur G. Abba Prof. ENIM Metz – LCFC
F. Ben amar Prof. UPMC Paris 6 – ISIR
Ch. Tournier Prof. ENS Cachan – LURPA
Examinateur O. Colot Prof. Univ. Lille 1 – CRIStAL
Ph. Fraisse Prof. Univ. Montpellier 2 – LIRMM
O. Gibaru Prof. Arts et Métiers ParisTech Lille – LSIS
B. Siciliano Prof. Univ. Naples, Frédéric II – PRISMA Lab
Invité A. Suarez Dr. Ing. Airbus Group-Innovations
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La raison peut se comparer à une montre : on ne voit point marcher
l’aiguille ; elle marche cependant, et ce n’est qu’au bout de quelque temps
qu’on s’aperçoit du chemin qu’elle a fait. [Jean le Rond d’Alembert]
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Remerciements
Les travaux présentés dans ce manuscrit constituent la synthèse de dix ans d’activités de recherche menées au sein de l’équipe Ingénierie Nu-
mérique des Systèmes Mécaniques (INSM) du Laboratoire des Sciences
de l’Information et des Systèmes (LSIS). Aussi, je tiens à remercier en
premier lieu Lionel Roucoules le directeur de l’équipe INSM.
Je tiens à remercier MM. Pierre-Jean Barre, Eric Dumetz et Jean-Paul
Hautier, qui m’ont accueillis et soutenus, d’abord pendant mon doctorat,
puis dans le cadre de mon recrutement en tant que maître de conférences
à Arts et Métiers ParisTech campus de Lille.
Je voudrais également exprimer ma plus profonde reconnaissance à
M. Jean-Pierre Richard, Professeur à l’Ecole Centrale de Lille, pour ses
conseils et la confiance dont il a fait preuve en acceptant d’être le garant
de ces travaux.
Je souhaite exprimer toute ma gratitude à M. Gabriel Abba, Professeur
à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Metz, M. Faiz Ben Amar, Professeur à
l’Université Pierre et Marie Curie, et M. Christophe Tournier, Professeur
à l’Ecole Normale Supérieure de Cachan, qui ont accepté la charge de
rapporter sur ces travaux. Merci pour le temps que vous avez consacré
à la lecture du manuscrit ainsi que pour vos questions et vos conseils.
Mes remerciements vont naturellement à M. Olivier Colot, Professeur à
l’Université de Lille 1, pour avoir accepté de présider ce jury. J’exprime
également ma gratitude aux examinateurs qui m’ont fait l’honneur de
participer à ce jury : M. Philippe Fraisse, Professeur à l’Université Mont-
pellier 2, M. Olivier Gibaru, Professeur à Arts et Métiers ParisTech Lille,
M. Bruno Siciliano, Professeur à l’Université de Naples – Frédéric II (Italie)
et M. Adolfo Suarez, Expert robotique chez Airbus Group - Innovations.
Je remercie chaleureusement Olivier Gibaru, responsable de notre
entité Lilloise et collègue, pour son travail d’animation et de structuration
exemplaire. Je tiens à remercier chaleureusement tous les membres de
l’équipe et collègues de l’école pour leur aide, leur dynamisme et leur
convivialité. Je voudrais également marquer ma sympathie à l’ensemble
du personnel du campus Arts et Métiers de Lille.
De façon naturelle, le contenu de ce manuscrit est emprunts des tra-
vaux et discussions scientifiques que j’ai pu mener avec mes doctorants.
Qu’Adel Olabi (à présent mon collègue de bureau), Marouene Oueslati,
Razvan Chitic, Pierre Besset et David Busson trouvent ici l’expression de
v
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ma gratitude et de mon amitié à leur égard.
Enfin, un grand merci à ma femme et à mes filles pour mille raisons...
Lille, le 27 septembre 2015.
vi
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Table des matières
Table des matières vii
Liste des figures x
Introduction Générale 1
I Activités de recherche 5
1Positionnement des travaux de recherche 7
1.1Contexte et problématique .................. 7
1.2État de l’art en génération de trajectoire ........ 8
1.2.1Trajectoire en temps-minimum ............... 9
1.2.2Prise en compte des vibrations ............... 10
1.2.3Génération dynamique de trajectoire ........... 12
1.3Positionnement et contributions des travaux de re-
cherche .............................. 12
2Génération dynamique de trajectoire à jerk limitée 15
2.1Trajectoires en temps minimum :la loi à accélération
limitée ............................... 16
2.1.1Génération de trajectoire à accélération limitée ...... 16
2.1.2Génération dynamique de trajectoire à accélération limitée 18
2.2Trajectoire à jerk limité .................... 19
2.2.1Un point sur le jerk ..................... 19
2.2.2Génération de trajectoire à jerk limité ........... 21
2.3Contribution à la génération de trajectoire à Jerk li-
mité ................................. 23
2.3.1Exploitation des propriétés des filtres à réponse impul-
sionnelle finie ........................ 23
2.3.2Méthodologie de génération dynamique de trajectoire à
jerk limitée ......................... 26
2.3.3Flexibilité de la méthode .................. 31
2.4Quelques exemples applicatifs ................ 33
3Adaptation de la trajectoire à la réduction de vibra-
tions 37
3.1Introduction ........................... 37
3.1.1Positionnement et problématique ............. 37
3.1.2Vibration et trajectoire ................... 39
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