Développement logiciel pour le contrôle commande multiaxe réactif - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Software development for reactive multi-axis control

Développement logiciel pour le contrôle commande multiaxe réactif

Résumé

The design of manufacturing machines must meet new requirements : integration into an extended information system, adaptability, decentralized decision-making, and virtualization. As the control software for machines becomes increasingly complex, numerous middleware solutions have been designed to simplify their development. The first part of this thesis presents the main robotics-oriented middleware solutions and identifies their limitations. In the case of designing mechatronic systems that need to react quickly and robustly to disturbances in their environment, we have developed a generic software solution for multi-axis control based on the following characteristics : - Compliance with IEC 61131 and PLCopen Motion Control standards - Use of real-time Ethernet communication protocols - Possible implementation on a variety of platforms (PC, PLC, microcontrollers) - Architecture with modular distribution of software components and associated low-level control loops based on available hardware resources - Integration of quadratic programming algorithms at the lowest level - High-fidelity link between the real machine and a virtual machine exploiting integrated simulation. The thesis presents how to generically design control software for mechanisms and robots and illustrates this approach with the software development of an underactuated multidigital gripper and the creation of connected digital twins.
La conception de machines de production doit répondre à de nouvelles exigences : intégration dans un système d’information étendu, capacité d’adaptation et de prise de décision décentralisée et virtualisation. Le logiciel de pilotage des machines devenant de plus en plus complexe, de nombreux intergiciels ont été conçus pour en simplifier le développement. La première partie de ce mémoire présente les principaux intergiciels orientés robotique et en identifie les limites. Dans le cas de la conception de systèmes mécatroniques qui doivent réagir rapidement et de façon robuste à des perturbations de leur environnement, nous avons développé une solution logicielle générique de contrôle multiaxe basée sur les caractéristiques suivantes : - respect des standards IEC 61131 et PLCopen Motion Control, - usage des protocoles de communication Ethernet temps réel, - implémentation possible sur une variété de plateformes (PC, PLC, microcontrôleurs), - architecture avec une distribution modulable des composants logiciels et des boucles de contrôle de bas niveau associées en fonction des ressources matérielles disponibles, - intégration au plus bas niveau d’algorithmes de programmation quadratique, - lien haute-fidélité entre machine réelle et machine virtuelle exploitant une simulation intégrée. Le mémoire présente la démarche suivie pour concevoir de façon générique des logiciels de contrôle de mécanismes et de robots et illustre cette approche avec le développement logiciel d’un préhenseur multidigital sous-actionné et la création de jumeaux numériques connectés.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : CC BY - Paternité

Dates et versions

tel-04409449 , version 1 (22-01-2024)

Licence

Paternité

Identifiants

  • HAL Id : tel-04409449 , version 1

Citer

Pierre Laguillaumie. Développement logiciel pour le contrôle commande multiaxe réactif : Du contrôle bas niveau au jumeau numérique connecté. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Poitiers - Faculté des Sciences Fondamentales et Appliquées, 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04409449⟩
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