Offre de thèse
Contrôle d'Urbanloop : de la capsule au réseau
Date limite de candidature
30-09-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
POSTOYAN Romain
Encadrement
Le doctorant sélectionné travaillera au CRAN. Une réunion hebdomadaire avec ses deux encadrants sera organisée tout au long des 3 ans, à laquelle s'ajoutera des points mensuels avec Urbanloop.
Type de contrat
école doctorale
équipe
CID : Contrôle, identification et Diagnosticcontexte
Il s'agit d'une thèse dans le cadre du projet ANR COMMITS.spécialité
Automatique, Traitement du signal et des images, Génie informatiquelaboratoire
CRAN - Centre de Recherche en Automatique de Nancy
Mots clés
Contrôle, véhicule autonome, Urbanloop, système en réseau , Modélisation
Détail de l'offre
Urbanloop SAS développe un système de transport individuel sur rail à la demande qui permet à l'utilisateur de se déplacer d'un point à un autre sans attente, sans correspondance ni même d'arrêt intermédiaire. Il est composé de nombreuses capsules (voir figure ci-dessous) circulant de manière autonome sur des boucles interconnectées.
Alors que les travaux viennent de débuter pour la mise en œuvre d'une première boucle de 2.2 km permettant de la circulation de 10 capsules dans le cadre des Jeux olympiques de Paris 2024, Urbanloop fait face à de nouveaux défis pour une installation à l'échelle d'une ville. Ce changement d'échelle requiert l'amélioration des performances du contrôle des capsules et la gestion des problèmes liés à un grand nombre de véhicules sur les boucles de circulation. Le projet de recherche ANR COMMITS a pour objectif de répondre à ces défis.
Les objectifs de cette thèse d'automatique sont les suivants.
• Capsule individuelle. Il s'agira de concevoir une loi de commande pour une capsule isolée (i.e., en la supposant seule sur le réseau de circulation) afin de répondre au cahier des charges fourni par Urbanloop en termes de régulation de vitesse et de sécurité. Puisque le comportement dépend de paramètres pouvant varier au cours du fonctionnement, nous nous intéresserons à la conception de commande adaptative voire basée données.
• Réseau de capsules. La seconde étape sera la mise en œuvre des capsules sur le réseau de circulation et la prise en compte des contraintes que cela implique : absence de collision, gestion des intersections, (dé-)insertion. Des stratégies coopératives reposant sur des communications inter-capsules seront étudiées. Nous nous inspirerons pour cela des travaux existants sur la commande de voitures autonomes, cf. e.g., [1,2,3,4,5] par exemple.
• Validations expérimentales. La ou les lois de commande retenues seront, dans un premier temps, validées en simulation numériques, puis, dans la mesure du possible, mise en œuvre expérimentalement sur le circuit de Tomblaine en banlieue de Nancy.
Keywords
Control, modeling, autonomous vehicle, Urbanloop, networked system
Subject details
The company Urbanloop SAS develops an on-demand individual rail transport system that allows the user to move from one point to another without waiting, transfers, or even intermediate stops. It consists of numerous pods (see figure below) circulating autonomously on interconnected loops. While the work has just begun for the implementation of a first 2.2 km loop allowing the circulation of 10 pods for the Paris 2024 Olympic Games, Urbanloop is facing new challenges for a city-wide installation. This scaling requires improving the performance of individual pod control and addressing issues related to a large number of pods on the circulation loops. The French national ANR COMMITS research project aims to meet these challenges. In this context, the objectives of this PhD thesis in control engineering are as listed next. • Individual pods: The goal is to design a control law for an individual pod (i.e., assuming it is the only one on the circulation network) to meet the specifications provided by Urbanloop in terms of speed regulation and safety. • Pods network: The second step involves implementing the pods on the circulation network and considering the constraints involved: avoiding collisions, managing intersections, (dis-)insertion. Cooperative strategies based on inter-pod communications will be studied, drawing inspiration from existing work on the control of autonomous vehicles, such as e.g., [1,2,3,4,5]. • Experimental validations: The selected control laws will initially be validated through numerical simulations and, if possible, implemented experimentally on the Tomblaine circuit in the suburbs of Nancy. This thesis will be funded by the ANR COMMITS project involving CRAN (Nancy), LORIA (Nancy), CNAM (Paris), and, of course, Urbanloop.
Profil du candidat
Nous sommes à la recherche d'un candidat(e) titulaire soit d'un master, soit d'un diplôme d'écoles d'ingénieurs ou équivalent en automatique, mathématiques appliquées ou mécanique (avec une solide formation en automatique dans ce cas). Compétences en Matlab souhaitées et bonne maîtrise de l'anglais attendue.
Merci de contacter Jérémie Kreiss (jeremie.kreiss@univ-lorraine.fr) et Romain Postoyan (romain.postoyan@univ-lorraine.fr) pour plus d'informations.
Candidate profile
We are looking for a candidate holding either a master's degree, an engineering school diploma, or any equivalent degree in control engineering, applied mathematics, or mechanical engineering (with a strong background in control engineering in the latter case). Expertise in Matlab is desired.
Please contact Jérémie Kreiss (jeremie.kreiss@univ-lorraine.fr) and Romain Postoyan (romain.postoyan@univ-lorraine.fr) for more information.
Référence biblio
[1] P.G. Mehta and P. Barooah and J.P. Hespanha “Mistuning based control design to improve closed–loop stability margins of vehicular platoons”, IEEE Trans. on Aut. Control, Vol. 54, No.9, (pp. 2100– 2113), 2009.
[2] R. H. Middleton and J. Braslavsky “ String Stability in Classes of Linear Time Invariant Formation Control with Limited Communication Range”, IEEE Trans. Aut. Control, Vol.55, No.7, 2010. (pp. 1519–1530).
[3] VS Dolk, J Ploeg, WPMH Heemels Event-triggered control for string-stable vehicle platooning, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 18 (12), 3486-3500.
[4] JC Zegers, E Semsar-Kazerooni, J Ploeg, N van de Wouw, H Nijmeijer Consensus control for vehicular platooning with velocity constraints, IEEE Transactions on Control Systems Technology 26 (5), 1592-1605.
[5] S. Sabau, I.-C. Morarescu, L. Busoniu, A. Jadbabaie ”Decoupled–Dynamics Distributed Control for Strings of Nonlinear Autonomous Agents”, ACC 2017.