Etude et mise en oeuvre d'un convoi de véhicules urbains avec accrochage immatériel

To solve the problems related to the important tra c in the cities, new alternatives, called \Urban Systems Transportation", have been proposed. Those are based on electric vehicles in free access. A necessary functionality of these systems is their capacity to work in platoon. In this manuscript of thesis, the work presented deals with the control of a urban vehicles platoon. In this thesis, a tricycle kinematic modelling is used in order to represent the mobile robot. The transformation into chained system makes it possible to dissociate the lateral and longitudinal commands. The lateral control law, based on exact linearization techniques, enables path following with high-precision (since the model non-linearities are not approximated, but taken explicitly into account), independently of the robot speed. The longitudinal control law, based also on exact linearization techniques, relies on a global control strategy : the platoon state is taken into account, and not only the state of the preceding vehicle. More precisely, the behaviour of the convoy is studied through the states of both the leader and the preceding vehicle. The gap between cars is desired to be equal to a constant curvilinear distance travelled along the reference path. That allows to ensure a coherent behaviour in high-curved paths In order to provide a su cient comfort for the passengers and to ensure safety, supervision functions are added to the nominal control laws. This supervision unit, called \Monitoring", manages also the entering and the leaving of vehicles within the platoon. Experiments, relying on actual vehicles, named Cycabs, make it possible to validate the performances of the control laws. For that, the vehicles are equipped with a wireless communication (WiFi). Two kinds of sensors are envisaged : mainly a sensor RTK-GPS (Real Time Kinematic Global Positioning System), and also a monocular vision system.Pour résoudre les problèmes lies au trafic important dans les métropoles, de nouvelles alternatives, appelées "Urban Transportation Systems", voient le jour. Celles-ci sont basées sur des véhicules électriques en libre accès. Une fonctionnalité nécessaire de ces systèmes est leur capacité a' se déplacer en convoi. Dans ce manuscrit de thèse, le travail présenté traite de la commande d'un convoi de véhicules urbains. Dans ce mémoire, une modélisation cinématique de type tricycle est adoptée pour représenter le robot mobile. La transformation en système chaîné de ce modèle permet de découpler les commandes latérale et longitudinale. La commande latérale basée sur des techniques de linéarisation exacte, permet d'assurer un suivi de trajectoire avec une tr'es haute précision (puisque les non-linearites du modèle ne sont pas approximées mais au contraire, explicitement prises en compte), indépendamment de la vitesse du robot. La loi de commande longitudinale, basée également sur des techniques de linéarisation exacte, suit une stratégie de commande globale : l''état du convoi est pris en compte, et non pas seulement l'état du véhicule situe immédiatement devant. En fait, le comportement du convoi est étudié à travers les états du leader et du véhicule précédent. L'écart inter-vehicules a réguler est choisi égal à la distance curviligne parcourue le long d'un chemin de référence, ce qui permet d'assurer un comportement cohérent du convoi, y compris lors du suivi de trajectoires a' forte courbure. Afin de prodiguer un confort suffisant aux passagers et d'assurer un fonctionnement en toute sécurité, des fonctions de supervision sont greffées aux lois de commande nominales, d'écrites ci-dessus. Ce module de supervision, nomme "Monitoring", gère également l'insertion ou la désinsertion de véhicules au sein du convoi. Des expérimentations, portées sur des voitures urbaines réelles, nommées Cycabs, permettent de valider les performances de la commande. Pour cela, les véhicules sont équipes d'une communication sans fil de type WiFi. Deux modalités capteurs ont 'et'e envisagées pour localiser les véhicules : principalement un capteur RTK-GPS (Real Time Kinematic Global Positioning System), mais également un système de vision monoculaire