Les stratégies de commande appliquées au contrôle d'écoulement : État de l'art

Flow control strategy: state of the art

¹ Direction de la Recherche Renault SAS, Service 64260, code API : TCR AVA 058, 1 Av. du Golf, 78288 Guyancourt Cedex, France
² Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, Allée du professeur Camille Soula, 31000 Toulouse, France

Auteur de correspondance : kourta@imft.fr

Reçu : 27 Février 2004
Accepté : 3 Avril 2007

Résumé

Le contrôle des écoulements est à la base des travaux de développement en aérodynamique automobile. L'objectif à moyen terme est d'obtenir des systèmes de contrôle réactif où l'actionneur agit en fonction de l'état de l'écoulement. Ce type de contrôle implique la mise en place d'un actionneur, d'un capteur et d'une loi de commande les reliant l'un à l'autre. Cet article constitue un état de l'art sur les stratégies de commande envisageables. Il propose un classement théorique des différents schémas utilisés dans la littérature. Les commandes en boucles fermées sont plus particulièrement développées. Elles peuvent se décliner autour de 2 types de schémas : les boucles fermées simples où des mesures de l'écoulement prises en aval de l'actionneur sont utilisées dans la loi de commande ou des boucles fermées de type prédicteur/correcteur comme les schémas adaptatifs ou les schémas issus de la théorie du contrôle optimal. Pour chaque schéma de contrôle, les concepts mathématiques et algorithmiques sont évoqués et des résultats bibliographiques sont présentés. La pertinence de ces schémas pour le secteur automobile est ensuite discutée.

Abstract

Flow control is the basis for most automotive aerodynamics developments. A mid-term objective is to obtain active-control systems for which the actuator reacts to the state of the flow. This type of control requires the set up of an actuator, a sensor and a command law connecting them. This paper reviews the state of the art for the possible command strategies. A theoretical sorting of the different schemes found in the literature is proposed. Closed-loop commands are specifically developed. They can be organized into two kinds of schemes: simple closed loops with a command law using flow measurements performed downstream the actuator, or closed loops of the predictor/corrector type such as adaptive schemes, or sub-optimal schemes. For each of them, mathematical and algorithmical concepts are presented, and a literature review is performed. The relevance of these schemes for automotive applications is finally discussed.