Contribution au prototypage virtuel de systèmes mécatroniques basé sur une architecture distribuée HLA. Expérimentation sous les environnements OpenModelica-OpenMASK

Mechatronics is the integration of different sciences and techniques of mechanical engineering, automation, electonics and informatics. The rapid evolution of the market competitors requires the reduction of development time of a product while increasing the quality and performance. It is therefore necessary to increase the effectiveness of the design process. To meet this need, in addition to the tools of analysis, simulation and especially virtual prototyping has become a key technology. It is difficult to find simulation tools capable of analyzing multi-dependent systems of different areas. However, an environment that allows a simulation integrating multidisciplinary mechatronic systems is necessary. This article describes a method of design and simulation of mechatronic systems. It identifies the first model of behaviour and the associated 3D geometric model. Then, the model of behaviour is seen as a dynamic hybrid system of two coupled hybrid automata (Operative part, Control part). We then present simulators OpenMASK, Openmodelica, the IEEE1516 standard HLA and work related to the architecture of distributed simulation. In a top-down, then we present our approach and testing to integrate the features of HLA in these simulators, to distribute the high level modelling elements of mechatronic systems and finally to complement Modelica with the formalism of hybrid automata which is essential in this work. We offer extensions to integrate real-time for interactive simulations. Finally we apply this approach on simulators cited using the HLA CERTI bus in a Linux environment through a representative example of a mechatronic system.La mécatronique est l'intégration de différentes sciences et techniques de la mécanique, de l'automatique, de l'électronique et de l'informatique. L'évolution rapide des marchés concurrents exige la diminution du temps de développement d'un produit tout en augmentant la qualité et la performance du système. Il est donc nécessaire d'augmenter l'efficacité du processus de conception. Pour répondre à cette nécessité, en complément des outils d'analyse, la simulation, et spécialement le prototypage virtuel, est devenu l'une des clés technologiques. Il est difficile de trouver des outils de simulation capables d'analyser des systèmes pluridisciplinaires dépendants de différents domaines. Pourtant, un environnement qui permet une simulation intégrée multidisciplinaire de systèmes mécatroniques est nécessaire pour une évaluation fonctionnelle plus précise de la conception du produit et pour améliorer la qualité et l'efficacité de cette conception. La présente contribution décrit une méthode de conception et de simulation des systèmes mécatroniques. On identifie d'abord le modèle de comportement et le modèle géométrique 3D associé. Ensuite, le modèle de comportement est vu comme un système dynamique hybride formé de deux automates hybrides couplés (Partie Opérative, Partie Commande). Nous présentons ensuite les simulateurs OpenMASK, OpenModelica, le standard IEEE1516 HLA et les travaux reliés à cette architecture de simulation distribuée. Dans une démarche descendante, nous présentons ensuite notre approche et notre expérimentation pour intégrer les fonctionnalités de HLA dans ces simulateurs, pour distribuer les éléments de modélisation de systèmes mécatroniques de haut niveau et enfin pour compléter Modelica sur le formalisme des automates hybrides qui nous est indispensable. Nous proposons des extensions pour intégrer le temps réel en vue de simulations interactives. Nous appliquons enfin cette approche sur les simulateurs cités en utilisant le bus HLA CERTI sous un environnement Linux à partir d'un exemple représentatif d'un système mécatroniqu