Vers un continuum de conception mécatronique basé sur une approche topologique


Thèse de Régis PLATEAUX (Ingénierie numérique)

Type :

Doctorat

Date de soutenance :

14/03/2011

Lieu de soutenance :

SUPMECA Paris

Mots-clés :

Mécatronique, processus de conception, cohérence, continuité, prédimensionnement, analyse fonctionnelle, SysML, topologie, topologie algébrique, complexes de chaîne et de cochaîne, lois de Kirchhoff généralisées, Modelica

Directeur(s) de thèse :

Alain RIVIERE

Encadrant(s) :

Olivia PENAS, Jean-Yves CHOLEY

Ecole doctorale :

Ecole Centrale de Paris


Jury :

Alain RIVIERE - directeur
Olivia PENAS - encadrant
Jean-Yves CHOLEY - encadrant
Jean-Pierre BARBOT - rapporteur
Serge SAMPER - rapporteur
Bernard YANNOU
André CLEMENT
Hubert KADIMA
Stéphane DUGOWSON

Résumé :

La conception de systèmes mécatroniques nécessite la recherche d’un optimum global à un ensemble de domaines, comme l’automatique, la mécanique, l’informatique et l’électronique, en adéquation avec les contraintes géométriques. De plus, afin de garantir la cohérence des modèles et la continuité des données, les relations d’incidence doivent être établies et préservées, et les transformations entre ces étapes du processus de conception décrites.
L’objectif de cette thèse est, dans un premier temps, de proposer un processus s’appuyant sur des méthodologies, langages et outils existants, afin de valider la faisabilité d’une conception mécatronique cohérente et continue. Ainsi, une méthodologie hybride, inspirée de l’analyse fonctionnelle et de l’ingénierie système au travers du langage SysML, a été développée.
Pour garantir la validité formelle de cette méthodologie, nous nous sommes appuyés sur le concept mathématique de topologie tout en respectant les objectifs de modélisation suivants : permettre de capitaliser les connaissances, d’automatiser et assister la création, de résoudre les problèmes et de décrire le cycle de vie du produit. Puis nous avons décrit comment les relations topologiques formalisent notamment la modélisation multi-physique du système mécatronique tout en préservant le lien avec les exigences fonctionnelles et les architectures candidates, garantissant ainsi la cohérence des données, pendant la phase de pré-dimensionnement. Enfin la méthodologie hybride a été implémentée en langage Modelica/Dymola. Un manipulateur piézoélectrique a plus particulièrement servi de support à la description complète de cette approche topologique, depuis la déclaration des exigences jusqu’à la génération des équations du système.