Intégration de l'optimisation dans la phase de conception de systèmes mécatroniques

 Contribution méthodologique pour l'aide à la conception préliminaire et à l'optimisation des systèmes mécatroniques

Thèse préparée par Didier Casner

Sous la direction de Jean Renaud, Professeur INSA

et co-encadrée par Rémy HOUSSIN, MCF UDS

 

Le titre de mon travail de recherche était: Contribution méthodologique pour l'aide à la conception préliminaire et à l'optimisation des systèmes mécatroniques

Les principaux objectifs du travail de thèse étaient liés au support de conception préliminaire (après la phase de développement du concept) et à l'optimisation des systèmes mécatroniques et visaient à intégrer l'optimisation dans la phase de pré-conception et à l'informatiser à l'aide de méthodes d'optimisation.

À partir de la définition de plusieurs concepts ou idées de solutions issus de l'étape de développement du concept, résumée comme une matrice morphologique, la phase d'architecture produit traite de la sélection et de la combinaison de plusieurs idées afin de répondre à tous les problèmes de conception. les solutions données et la sélection de la meilleure combinaison.

En utilisant les outils développés et les algorithmes de ma thèse de doctorat, ce processus peut être effectué automatiquement et permet d'évaluer rapidement des centaines de solutions dans un petit laps de temps ...

  • Problèmes de recherche:
    • Comment mieux concevoir les dispositifs mécatroniques du début du processus de conception?
    • Comment aider les concepteurs à développer des produits mécatroniques mieux intégrés et imaginatifs?
    • Comment des approches d'optimisation multi-objectifs peuvent-elles être intégrées dans le processus de conception de tels systèmes afin de développer des systèmes mécatroniques plus efficacement et plus rapidement?
  • Activités de recherche:
    • Recherche scientifique dans le domaine du développement préliminaire et de l'optimisation des produits mécatroniques
    • Développement d'une nouvelle méthodologie de conception pour améliorer le processus de conception préliminaire des produits mécatroniques.
    • Développement d'un cadre basé sur l'optimisation pour informatiser certaines parties de l'approche de conception développée.
    • Application au développement d'une éolienne
  • Mots clés: systèmes complexes, systèmes interdisciplinaires, optimisation, conception d'exécution

Dans le cadre de ma thèse de doctorat; J'ai développé les éléments suivants:

  • J'ai d'abord développé une interface avec Java pour interfacer le logiciel OpenModelica avec des algorithmes d'optimisation. Cette interface a été développée pour permettre d'optimiser les paramètres et l'architecture (sélection des composants et connexion des composants) d'un système modélisé avec OpenModelica (en utilisant le langage Modelica). Ceci permet alors de simuler le système donné et d'obtenir les résultats de la simulation et de calculer les valeurs objectives (fonctions de coût) pour l'algorithme d'optimisation.
  • Ensuite, j'ai développé une approche utilisant des outils d'optimisation pour informatiser la sélection et la combinaison des idées de solutions (chaque idée de solution pouvait alors être modélisée en blocs SysML puis implémentée en blocs Modelica). L'interface avec Openmodelica a ensuite été utilisée pour simuler le concept de solution (combinaison des idées).
  • Enfin, j'ai développé un algorithme et une plateforme logicielle (GUI) à utiliser par les utilisateurs finaux pour définir les différentes fonctionnalités, les différentes options / solutions et définir les objectifs (quels paramètres doivent être maximisés? Minimisés?).

Tous ces développements ont été contraints par le fait que le système d'objectifs était censé être mécatronique: la stratégie de contrôle ne pouvait être déterminée qu'à l'aide de modèles dynamiques (qui ensuite requis pour simuler le système).

La méthodologie et le développement ont été appliqués sur l'éolienne, développée au cours de mon projet de master.

Publications récentes

Plus d'informations sont disponibles à l'adresse http://www.dcasner.eu/, d'où est en partie extrait cet article.

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