Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Asservissement transver… · Bac Sciences de l'Ingénieur Métropole 2021 (sujet 2)

Rouen Normandy Autonomous Lab (RNAL)

Une réponse à la problématique de la mobilité du premier ou dernier kilomètre

Présentation:

Les transports publics traditionnels (bus, tramway et métro) fonctionnent de manière optimale dans les centres-villes denses et la proche banlieue. Aujourd’hui, souvent moins bien desservis, les quartiers à plus faible densité imposent à leurs habitants d’avoir recours à leur véhicule personnel ou à marcher sur de longues distances pour rejoindre leur destination ou pour relier le réseau de transports en commun.

Cette desserte insuffisante du premier ou dernier kilomètre a un impact direct sur le choix du mode de déplacement. Selon une étude menée aux États-Unis, devoir marcher plus de 0,8 km pour rejoindre une station de transports en commun réduit leur usage d’environ 90 %.

Depuis le début des années 1990, la métropole Rouen Normandie s’est engagée dans une politique ambitieuse en matière de transport en commun, afin de développer sur son territoire une mobilité intégrée, multimodale et décarbonée. Les enjeux sont doubles:

une mobilité choisie et sans contraintes:

continuité totale des déplacements,

diminution significative de l’usage de la voiture individuelle,

multimodalité 1 /intermodalité 2.

une réduction de l’impact environnemental et physique de la mobilité:

maîtrise des consommations d’énergie et des émissions de polluant,

réduction de la congestion automobile.

En octobre 2017, les partenaires du projet Rouen Normandy Autonomous Lab lancent l’expérimentation d’un service de mobilité à la demande avec véhicules autonomes électriques sur routes ouvertes au public. Ce projet est une première en Europe.

Sont partenaires de premier rang du projet:

1 La multimodalité désigne la présence de plusieurs modes de transport différents entre deux lieux.

2 L’intermodalité est l’utilisation de plusieurs modes de transport au cours d’un même déplacement.

La zone d’expérimentation est le technopôle du Madrillet, situé à Saint-Étienne-du-Rouvray en zone périurbaine, à proximité de Rouen.

Au sein du technopôle du Madrillet cohabitent des laboratoires de renommée internationale, des écoles d’ingénieurs, des départements de l’université de Rouen, le Centre de Ressources Informatiques de Haute-Normandie ainsi que des entreprises tournées vers la recherche.

Les récents progrès technologiques réalisés en matière de véhicules autonomes, rendent ces derniers tout à fait adaptés pour parcourir le premier ou le dernier kilomètre, en complémentarité avec les transports en commun. Ils peuvent circuler tout au long de la journée, effectuer des trajets courts, y compris en trafic mixte avec d’autres véhicules.

La flotte des véhicules autonomes dédiée au projet « RNAL » comprend actuellement 4 véhicules électriques ZOE Renault. Ces véhicules permettront aux voyageurs de relier le technopôle du Madrillet à la station terminus de tramway « Technopôle-Madrillet » en circulant sur trois boucles totalisant 10 km sur routes ouvertes avec 17 arrêts. La vitesse moyenne d’exploitation sera de 27 km·h -1 et la vitesse maximale de 40 km·h -1.

Le diagramme de contexte représenté ci-dessous présente les acteurs et les éléments environnant du véhicule autonome en phase d’utilisation.

Le passager réserve son trajet directement via une application.

Une fois géolocalisé, le passager indique l’adresse de sa destination. Après validation, le détail est envoyé à l’utilisateur, qui connaîtra à ce moment, les modalités et les renseignements nécessaires au bon déroulement du service.

Le questionnement proposé dans ce sujet va permettre d’étudier et de vérifier:

comment le traitement de données de la supervision permet de réserver un véhicule en fonction de la disponibilité;

comment le véhicule communique avec l’infrastructure routière;

comment le véhicule s’insère sur une voie de circulation prioritaire dans le respect du code de la route ?

Sous-partie 3 (Choix 2) - Asservissement transversal

Le déplacement transversal du véhicule $y(t)$ est asservi en position suivant la consigne représentée sur la figure suivante:

Figure 15: asservissement en position du déplacement transversal

Un correcteur proportionnel permet de corriger la réponse du véhicule afin de respecter les exigences suivantes:

Critère · Valeur

Erreur de position en régime permanent · $5\text{ cm maxi}$

Écart en régime transitoire (dépassement) · $0{,}4\text{ m maxi}$

Déplacement transversal $y$ parcouru pour un déplacement longitudinal de $28\text{ mètres}$ · $2{,}5\text{ m mini}$

Figure 16: exigences de positionnement transversal

Trois simulations ont été réalisées avec trois réglages différents du correcteur proportionnel. Sur le relevé suivant, la consigne est représentée en trait continu et la réponse pour chaque réglage du correcteur est représentée en trait pointillé:

Figure 17: trajectoire du véhicule en fonction du réglage du correcteur proportionnel

Question 1.18.

À partir des relevés de la figure 17, pour les trois réglages proposés, analyser les performances obtenues au regard des exigences de la figure 16. En déduire le réglage le plus adapté.