Analyse de sensibilité de systèmes multicorps par approche symbolique : évaluation subjective de l'effort du cycliste
(2013)
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- (fr) Dans le domaine des véhicules routiers et ferroviaires, le confort et l'inconfort des occupants sont depuis longtemps quantifiés via des mesures provenant de capteurs bien spécifiques (ex.: accéléromètre, gyroscope), les grandeurs récoltées étant ensuite comparées à des normes de confort déclinées pour différentes situations. Cette démarche offre un double avantage: d'une part, elle s'appuie sur des normes qui sont le fruit de multiples expérimentations et campagnes d'essai; d'autre part, elle se réfère à des grandeurs mesurables et quantifiables qui permettent à l'ingénieur de valider ou de modifier en conséquence la conception d'un véhicule ou, plus spécifiquement, d'en régler les paramètres de suspension. Or, d'un point de vue scientifique et technologique, l'ingénieur accorde de plus en plus d'importance à l'humain: on parle de "human-oriented interaction" dans bon nombre de domaines de l'ingénieur. Dans le cas des véhicules en particulier, on prône actuellement une implication plus directe de l'humain dans l'évaluation de son propre degré de confort/d'inconfort. Cette volonté conduit à revoir l'approche classique en faisant appel au ressenti du conducteur ou des occupants dans une situation donnée, ou plus exactement lors d'une perturbation de son environnement. Cette sensibilité ressentie s'avère pointue en confort routier mais reste néanmoins très subjective, et s'il est illusoire d'adapter les performances d'un véhicule de façon individuelle, on peut raisonnablement le faire pour des classes d'individus (suivant l'âge, le sexe ou le niveau de conduite ou de pratique par exemple). C'est dans ce contexte que s'inscrit la présente thèse, qui propose de comparer deux démarches et tente de les unifier en se focalisant sur une catégorie cible: les cyclistes. Une première démarche, de nature "ingénieur", exploite les résultats issus de modèles mathématiques. L'autre, de nature plus "psychologique", est basée sur les perceptions ressenties au travers d'un protocole expérimental. Dans les deux cas, ce n'est pas la mesure du confort ou de l'inconfort qui est recherchée, mais bien leur variation suite à une perturbation de l'environnement. Concernant le volet théorique ensuite, il s'agit avant tout d'une analyse de sensibilité de paramètres. Les phénomènes étudiés étant essentiellement de nature dynamique (cycliques ou avec des phases transitoires), la fonction objectif traduisant le confort se base sur un modèle multicorps de l'ensemble (cycliste-vélo-banc). Grâce aux développements réalisés, le modèle symbolique de la dynamique directe est généré automatiquement sous la forme d'une seule fonction; il en est de même pour sa dérivée par rapport au(x) paramètre(s) de l'étude de sensibilité. La disponibilité d'une dérivée exacte de modèle multicorps soumis à d'éventuelles contraintes est un atout indéniable en termes de précision et de temps d'exécution. Plusieurs exemples de complexité croissante sont proposés pour valider les résultats, apprécier les atouts de l'approche symbolique et, bien entendu, l'appliquer à notre cas d'étude. Concernant le volet psychologique enfin, il s'agit avant tout d'une analyse du ressenti des cyclistes, récolté dans notre cas via une échelle de perception de l'effort (échelle de Borg). Pour ce faire, nous avons développé un banc expérimental qui présente la particularité de permettre le déclenchement des variations précitées en cours d'expérience, à l'insu du candidat, et de soumettre ce dernier à diverses perturbations externes (ex. sol plat, sol rugueux, chocs). Le protocole expérimental mis au point combine des variations de paramètres et des perturbations de l'environnement; il fournit, via l'échelle de perception, une certaine quantification du confort que l'on peut ensuite corréler au paramètre étudié et comparer à l'analyse de sensibilité fournie par les simulation du modèle multicorps.
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Citations
Poncelet, A. (2013). Analyse de sensibilité de systèmes multicorps par approche symbolique : évaluation subjective de l’effort du cycliste. https://hdl.handle.net/2078.5/28568