Université Duisburg-Essen: Chaire de mécatronique
"J'entends et j'oublie. Je vois et je me souviens. Je fais et je comprends" (Confucius).
A la chaire de mécatronique de l'université de Duisburg-Essen les étudiants apprennent le domaine de la dynamique du véhicule de façon interactive en utilisant le logiciel de simulation CarMaker. Dans les travaux pratiques avec CarMaker qui encadrent les cours "technique du véhicule" et "dynamique du véhicule" les étudiants font des essais de conduite virtuels par eux-mêmes et comprennent pas à pas le comportement dynamique des véhicules. En outre, CarMaker est utilisé pour des projets de recherche traités dans des travaux d'étude et des mémoires.
En plus des essais sur piste, des simulations dynamiques sur ordinateur sont exécutées pendant le développement des véhicules pour analyser en détail leur dynamique. Les simulations ont l'avantage de donner des résultats reproductible parce qu'elle sont conduites sans pertubation extérieure. Les résultats sont exprimés en fonction des différents paramètres, ce qui rend possible l'analyse systématique des interactions de la dynamique du véhicule, aussi bien élémentaires que complexes.
Cette qualité rend la simulation intéressante non seulement pour le développement industriel de véhicules mais aussi pour la recherche et l'enseignement. La chaire de mécatronique de l'université Duisburg-Essen utilise CarMaker pour conduire différents projets de recherche ainsi que pour enseigner d'une manière parlante le domaine de la dynamique du véhicule aux futurs ingénieurs.
Proposés en parallèle aux cours "technique du véhicule" et "dynamique du véhicule", les travaux pratiques donnent aux étudiants la possibilité d'apprendre les sciences de la dynamique du véhicule d'une façon interactive par l'usage de CarMaker. L'introduction à CarMaker est, grâce a son utilisation intuitive, très facile et les étudiants peuvent construire différents essais de conduite aussitôt après une brève introduction. Pendant et après la simulation, ils suivent les tests virtuels par l'animation 3D de CarMaker et analysent les variables de simulation choisies. Le but de ces exercices est au début d'approfondir les notions de base de la dynamique du véhicule, tel que le tangage, lacet, rouli ou encore l'angle de dérive. Ils apprennent ensuite pas à pas à juger le comportement dynamique d'une véhicule concernant sa stabilité de conduite, son confort et sa sécurité. Leurs propres modèles de véhicule écrits en code C sont intégrés á l'environnement de simulation; leur degré d'abstraction va des modèles à roues moyennes linéaires et non linéaires jusqu'aux modèles multi-corps complexes. L'agrément de conduite est analysé et jugé à l'aide de manoeuvres standards (par exemple conduite en régime permanent sur trajectoire circulaire, changement de file ISO ou réponse à un échelon). Les systèmes de sécurité active comme l'ABS, l'antipatinage et l'ESP que des étudiants analysent dans leurs travaux (de fin) d'études sont aussi intégrés dans CarMaker.
On peut dire de manière générale que l'assemblage des cours et des travaux pratiques est une bonne combinaison de l'enseignement théorique et de la mise en pratique. Les étudiants acquièrent une connaissance solide de la dynamique du véhicule et apprennent à utiliser des méthodes professionnelles de travail et d'évaluation du développement de véhicules.
CarMaker est par ailleurs utilisé comme outil pour le traitement de différents projets de recherche. La dynamique d'une Honda S2000 préparée pour les conduites de course est actuellement analysée dans le cadre d'un projet à la chaire de mécatronique à Duisburg. Ce projet est conduit en coopération avec Matthias Holle, pilote et spécialiste de voiture de course. Des manoeuvres de conduite sont simulées avec CarMaker sur une route virtuelle et ajustées avec les données de mesure. Le temp au tour de la voiture simulée est ensuite réduit par l'optimisation des liaisons au sol.
Dans ce contexte, la Honda S2000 est reproduite de manière fiable à l'original avec CarMaker. Elle est mesurée, et la cinématique de la liaison au sol est modélisée avec IPG-KINEMATICS. En outre les données du moteur de la Honda S2000 sont introduites dans CarMaker et le tracé du Nürburgring est reconstruit avec des données GPS et IPG-ROAD. Des tests réels sont fait sur le Nürburgring pour comparer l'agrément de conduite de la Honda S2000 virtuelle avec le véhicule réel. La Honda S2000 est équipée avec différents capteurs qui donnent les données de mesure pour l'analyse ultérieur de la dynamique du véhicule. La comparaison du gradient de braquage des données de mesure et de la simulation témoigne d'une bonne modélisation. Cela rend possible de faire varier les différents paramètres du véhicule et de les tester avec CarMaker pour optimiser le comportement de la Honda S2000.
Le but scientifique de ce projet est de déterminer les paramètres qui décrivent typiquement la dynamique du véhicule à partir directement de voyages quotidiens et d'éviter les essais coûteux qui doivent autrement être fait (par exemple la conduite en régime permanent sur trajectoire circulaire). Dans ce cadre sont recherchées des méthodes qui permettent, à partir de la confrontation de données mesurées et de simulation, d'identifier les seuls paramètres nécessaires à l'optimisation des liaisons au sol.
