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Systèmes de suspension semi-active à base de fluide magnétorhéologique pour l'automobile
En automobile, les suspensions semi-actives à base de fluides magnétorhéologiques (MR) proposent un compromis très intéressant entre des performances élevées et une Consommation électrique faible. Par le contrôle et l'ajustement de leurs paramètres d'amortissement, elles permettent de réaliser une optimisation en temps réel du comportement sur une large bande de fréquences de sollicitations. Cette technologie utilise les fluides MR dont la viscosité augmente sous l'action d'un champ magnétique, en quelques ms. Ce mémoire présente la conception et le dimensionnement d'un amortisseur MR ainsi que le banc de test associé. La caractérisation dynamique et statique de l'amortisseur a été effectuée. L'évaluation expérimentale de la force d'amortissement en fonction des grandeurs dynamiques et électriques a été mesurée et comparée au modèle théorique utilisé dans la phase de conception. Le comportement en régime statique de l'amortisseur a été modélisé par un modèle de Bingham et le comportement dynamique par un modèle de Bouc-Wen. La dernière partie de l'étude concerne la mise en place et la validation de plusieurs lois de contrôle pour les suspensions semi-actives, notamment de nouvelles lois basées sur l'inversion du modèle REM. Une comparaison des performances en termes de confort et de consommation électrique de chaque loi est présentée. Ces nouvelles lois de contrôle ont montré de très bonnes performances tout en réduisant la consommation électrique par rapport aux autres lois déjà existantes.

2010-06-29
Mécanique des fluides et énergétique
Arts et Métiers ParisTech
suspensions semi-actives – fluides magnétorhéologiques – conception mécanique – modélisation multiphysique – contrôle – Représentation Energétique Macroscopique (REM).
AUTOMOTIVE SEMI-ACTIVE SUSPENSION BASED ON MAGNETORHEOLOGICAL FLUID
In the automotive field, semi-active suspensions based on magnetorheological (MR) fluid put forward a very interesting compromise between high performance and low power consumption. These devices have adjustable properties and damping parameter that can be controlled thereby optimize in real time their behavior over a wide frequency range of excitations. Under an external magnetic field, the MR fluids see their viscosity increases, with a response time lower than few milliseconds. In this dissertation, we present the design of a MR damper and an experimental test bench for a scaled-down semi-active suspension. The static and dynamic characterization of the damper is shown. Experimental evaluation of the damping force according to dynamic and electrical variables is presented and compared with the specifications used to assess the design method proposed. A Bingham model is proposed for the static behaviour of the damper whereas the dynamic behaviour is explained by a Bouc-Wen model. The last part of this study concerns the development and validation of several control and strategy laws for semi-active suspensions, in particular innovative laws based on model inversion EMR. A comparison performances study from comfort and power consumption point of view of each law is presented. Compared to existing control laws, these new control laws shown very interesting performances while reducing power consumption.
semi-active suspensions – magnetorheological fluids – mechanical design – multiphysics modeling – control – Energetic Macroscopic Representation (EMR).
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