Real time simulation of hydraulic systems using multibody dynamics analogy

The research objective of this thesis is to develop a real-time simulation model for hydraulic systems used to transmit power in machines such as excavators and cranes. Hydraulic simulation usually requires slow, expensive computation due to stiff differential equations and steep characteristics which make it hard to achieve real-time simulation. The solution model described in this thesis uses a mechanical system equivalent to the hydraulic circuit using a multibody dynamics analogy. Hydraulic circuits consisting of a pump, cylinders, motors, pressure relief valves, a servovalve and check valves are simulated. The model is tested using a real-time rigid body dynamics engine (Vortex) and results were compared and validated with a hydraulic simulation engine (simHydraulics). The model is validated by applying it to the simulation of a hydraulic excavator.L'objectif de recherche de cette thèse est de développer un modèle de simulation en temps réel pour les systèmes hydrauliques utilisés pour transmettre la puissance dans des machines telles que les excavatrices et les grues. La simulation hydraulique est généralement lente, coûteuse en raison des équations diérentielles raides et des caractéristiques abruptes qui rendent la simulation en temps réel dicile. La solution décrite dans cette thèse utilise un système mécanique équivalent au circuit hydraulique à l'aide de la dynamique multicorps. Les circuits hydrauliques consistent d'au moins une pompe, de cylindres, de moteurs, de soupapes de décompression, d'une servovalve et de clapets qui sont simulés. Le modèle est validé à l'aide d'un engin de simulation en temps-réel basé sur la dynamique des corps rigides (Vortex) et les résultats sont comparés et validés avec un moteur de simulation hydraulique (simHydraulics). Le modéle est validé en utilisant un exemple concret de simulation de pelle hydraulique