Brevet FR2257907A1 — publié le 19750808

Pour contrôler et réguler la marche d'un véhicule, il est nécessaire de connaître à tout instant non seulement la vitesse du véhicule, mais également son accélération (ou décéleration) et la dérivée de l'accélération par rapport au temps. Ltaccélération qui soumet les corps à une force, doit être limitée à des valeurs raisonnables, pour assurer le confortes passagers. Mais il faut également que la variation de l'accéléra- tion ne soit pas excessive, pour éviter de soumettre trop brutalement les passagers aux forces qui en dérivent. Le contrôle des variations d'accélération est donc nécessaire et justifie l'intérdt de connattre la dérivée de 1'accélération par rapport au temps que nous désignerons pour simplifier, sous le nom de Jerk. La présente invention concerne une méthode et un appareillage de calcul de l'accélération et de la dérivée de l'accélération ou Jerk, à partir d'une information proportionnelle à la vitesse. Cette information est supposée être une tension proportionnelle à la vitesse que l'on peut obtenir, par exemple, avec une dynamo tachymétrique. Les méthodes de calcul actuelleSent utilisées, consistent à calculer la variation de la vitesse ou de l'accélération pendant un intervalle de temps déterminé. Si V1, V2 et V3 sont trois valeurs de la vitesse à trois moments successifs séparés par un intervalle de temps t constant, on peut écrire L'application de ces formules permet un calcul facile de l'accélération & et du Jerk Cependant, cette méthode a l'inconvénient de fixer arbitrairement l'intervalle de temps ss t qui sépare les mesures. Or, il faut remarquer que l'on nta les mesures qu'avec un retard égal à A t. Or, on est amené à choisir un A t assez grand, pour que la variation de vitesse, entre les points de mesure, soit suffisante pour avoir une valeur significative assez éloignée des erreurs de meure ou de calcul. En marche normale, quand les variations des paramètres sont faibles, on est donc amené à prendre un ss t assez grand. Mais le contrôle de la vitesse et de la marche d'un véhicule devrait également permettre de remédier à des cas anormaux : le patinage ou l'enrayage des roues. I1 faut remarquer que les mesures de vitesse sont généralement faites sur la vitesse de rotation des roues qui roulent sans glissement. Dans le cas de patinage ou d'enrayage, on constate une accélération et un Jerk anormaux, qui doivent permettre de remédier à la cause. Pour ce cas, on aurait besoin d'avoir des mesures d'autant plus rapides que la variation des parametres est plus grande. Pour résoudre ce probleme selon l'invention, on mesure non pas l'accélération, mais son inverse. Dans la formule de l'accélération Ce n'est pas ss t que l'on prend constant, mais n V. On mesure le temps nécessaire pour que la vitesse varie d'une valeur fixe de référence. Plus l'accélération sera grande, plus ss t sera petit. On sera immédiatement averti des accélérations anormales et l'intervention pourra etre treks rapide. Il faut remarquer qu'une mesure pourra suivre immédiatement la mesure précédente, donc plus les temps mesurés seront faibles, plus la fréquence des mesures sera rapide. Ceci est parti culièrement favorable pour avoir une intervention rapide et efficace dans le cas de grandes accélérations. Cette rapidité peut, dans certains cas, éviter d'avoir à faire intervenir le Jerk. Néanmoins, il peut être utile de connaître le Jerk pour apprécier la rapidité de la variation de l'accélération. Si on appelle t1 et t2 les temps mesurés successifs don nant les -accélérations le Jerk aura la valeur ou encore : Mais si on remarque que t2 - tl est faible vis à vis de t1 ou t2, on aura une approximation suffisante en appliquant la formule Le calcul simple de cette formule a été repris dans l'appareillage préconisé par l'invention. La base de l'invention étant précisée, il nous paraît nécessaire de préciser sur les schémas ci-joints, les principes de réalisation. Un appareillage comprendra trois circuits que nous étudie rons séparément : - Un circuit de mesure - Un circuit de commande séquentielle des portes (schéma de la figure nO 2 et diagramme de la figure n 3) - Un circuit de calcul du Jerk (schéma de la figure n 4) Dans le cas où nous n'aurions pas besoin du Jerk, il serait facile de définir l'appareillage simplifié du circuit complet que nous allons examiner. Le circuit de mesure comprend successivement les fonctions suivantes (schéma de la figure n 1) : - Mise en forme du signal de vitesse (tension) entrant par la borne A au moyen de l'amplificateur opérationnel Al. - Mise en mémoire dans le condensateur C1, au moyen de la porte P1, de la tension d'origine correspondant à la vitesse VO. - Comparaison dans l'amplificateur opérationnel A2 de la tension VO à la tension V (ou du moins des vitesses VO et V). En sortie, nous avons la variation de vitesse av=v- - La variation de vitesse est positive ou négative suivant que nous sommes en période d'accélération ou de'décélé- ration. L'amplificateur opérationnel A3 donne en B le s gne de t V et permet 'orienter le système de regu ration sur ie contrôle à exécuter. - L'élément R nous donne en sortie la valeur absolue de toujours en valeur positive par exemple. - L'amplificateur A4 compare la valeur absolue de ss V à la valeur de référence appliquée en C. Quand il y a égalité à la sortie de A4, la tension s'annule et fait basculer le bistable Bi qui arrête le compteur CH. - En effet, au moment où nous avons mémorisé la valeur VO origine dans le condensateur C1, en fermant la porte P1, nous avons mis en route une ramp e d'horloge CH don nant une tension croissant proportionnellement au temps. La tension atteinte au moment de l'arrêt mesure le temps écoulé entre le début et l'arrêt qui correspond au mo ment où ss V a atteint la valeur constante de référence. - La mesure du temps, inversement proportionnel à l'accé lération, est faite. A ce moment, il faut déclencher un cycle de lecture et déclencher une nouvelle mesure. Au moment où nous allons déclencher le cycle de lecture, nous avons dans les condensateurs mémoires C2 et C3 les valeurs des mesures précédentes, en C2 la dernière et en C3 l'avant-derniere. D'autre part, nous avons dans le condensateur mémoire de transit C4 la dernière mesure. La lecture doit substituer les nouvelles valeurs aux anciennes. Pour cela, en ouvrant les portes P2 et P3, nous introduirons dans la mémoire C2 la nouvelle valeur qui vient d'être mesurée et dans la mémoire C3 la dernière valeur qui était en transit dans la mémoire C4. La deuxième opération à effectuer est d'ouvrir la porte P4 pour mettre en mémoire de transit la nouvelle valeur mesurée. Ces opérations de lecture terminées, il faut recommencer un cycle de mesure. Pour cela, il faut PREMIERE OPERATION - Ouvrir la porte P1 pour mémoriser une nouvelle valeur de la vitesse d'origine V. - Remettre à zéro le compteur de temps. DEUXIEME OPERATION - A la fermeture de la porte Pl qui mémorise VO démarrer le compteur en agissant sur le bistable Bi par ltentrée D. Le schéma n 2 correspond au circuit de commande séquentiel qui permet d'obtenir le cycle d'opérations ci-dessus. Au moment du basculement du bistable Bi qui arrête l'hor- loge > la sortie L provoque le déclenchement du cycle Le différentiateur et conformateur d'impulsion DC1 envoie en 1 et H l'impulsion dtouverture et de fermeture des portes P2 et P3. Le différentiateur suivant DC2 provoque l'ouverture et la fermeture de la porte P4 par l'impulsion donnée en J. A la suite du différentiateur DC2, celui-ci commande la porte monostable PM pilotée par l'oscillateur OS. Cette porte laisse passer une impulsion d'ouverture et de fermeture de la porte P1 (par G). Le front montant de l'impulsion provoque la remise à zéro du compteur CH (par la sortie K). Il provoque également par le différentiateur DC3 et la sortie D le basculement du bistable Bi et la remise en route de la rampe de mesure de temps du compteur CH. Le cycle de mesure est ainsi redémarré. Sur le diagramme de la figure 3 sont figures les impulsions aux différentes sorties L, H et I, J, G et K, D et la rampe du comp teur. La durée des impulsions a été très amplifiée par rapport à la durée de la rampe, pour mieux montrer la séquence des impulsions. Pratiquement, les impulsions sont très brèves et on peut considérer que les mesures se suivent sans interruption. On dispose en permanence de la, valeur des accélérations dans la mémoire condensateur C2 et par l'intermédiaire du circuit de calcul du Jerk de la valeur de ce dernier. Le calcul du Jerk en appliquant la formule (1) peut se faire de différentes façons par exemple, celle de la figure 4. Le circuit de calcul du Jerk comprend six amplificateurs opérationnels - As donne (t2 - tl) dont Ag donne le logarithme - N O donne le logarithme de t1 que A11 multiplie par 3 - A12 donne la différence des logarithmes de (t2 - t1) et de 3 logarithmes tl donc le logarithme du Jerk dont Al3 monté en antilogarithme donne la valeur Un circuit utilisant des multiplicateurs a' quatre cadrans permettrait également de faire le calcul. Nous avons négligé dans cette description de dire ce qui se passe quand l'accélération est nulle ou très faible. Il est bien évident que la rampe du compteur doit être arrêtée au bout d'un certain temps si on n'a pas constaté une variation de vitesse qui soit égale à la valeur de référence. Ce temps correspondra à une valeur minimum de l'accélération, au-dessous de laquelle l'accélération n'intervient pas dans le mécanisme de régulation. C'est cette valeur qui sera enregistrée dans les mémoires. Il n'est pas difficile d'imaginer le dispositif de renouvellement des mesures dans ce cas. Pour l'utilisation des données fournies; nous n'avons pas prévu de transformer les temps mesurés en accélération en prenant l'inverse des valeurs des temps. En effet, les systèmes de régulation entrent en action quand l'accélération dépasse une certaine valeur dans notre cas, il suffira de prévoir l'entrée en action quand le temps mesuré est inférieur à une valeur donnée. Un dispositif donnant seulement l'accélération aurait en moins les mémoires C3 et C4 avec leurs portes, le différentiateur DC2 dans le circuit de commande et le circuit de calcul de la figure 4. REVENVICATIONS : 10 - Dispositif de mesure de l'accélération d'un véhicule par la mesure du temps passé pour que la variation de vitesse du 'véhicule varie d'une quantité fixe (ce temps étant inversement pro portionnel à l'accélération) et comprenant - Une mémoire qui enregistre la valeur initiale de la vites se au début de la mesure du temps - Un comparateur donnant la variation de vitesse par diffé rence avec la valeur initiale - Un comparateur, en dérivation, donnant le signe de la variation - Un organe délivrant la valeur absolue de la variation à un deuxième comparateur comparant la variation de vitesse constatée à une valeur fixe et provoquant L'arrêt de la mesure du temps quand les deux valeurs sont égales - Une mémoire enregistrant le temps mesuré pour le conserver et le délivrer aux équipements de contrle et de régula tion pendant ltopération de mesure suivante - Un système de commande séquentiel pour les opérations de lecture, mise en mémoire et redémarrage d'un cycle de mesure 20 - Dispositif suivant la revendication nO 1, dans lequel les mémoires sont des condensateurs commandés par une porte. 30 - Dispositif suivant la revendication nO 1, dans lequel les comparateurs sont des amplificateurs opérationnels. 40 - Dispositif suivant la revendication nO 1 > dans lequel la mesure du temps sè fait par une rampe donnant une tension crois sant proportionnellement au temps, commandée par un bistable. 50 - Dispositif suivant la revendication nO 1, dans lequel le système de commande séquentiel est constitué par une série de différentiateurs conformateurs d'impulsion, se commandant-l'un l'autre et donnant des impulsions de commande successive dans l'ordre suivant : mise en mémoire de la mesure effectuée, ouverture de la porte de la mémoire de vitesse initiale et remise à zéro de la mesure du temps, fermeture de la porte, prise en mémoire de la vitesse initiale et démarrage de la mesure de temps Le demarrage du cycle est commandé par l'arrêt de la mesure de temps. Le démarrage initial est assuré par une porte monos table pilotée par un oscillateur. 60 - Dispositif suivant l'ensemble des revendications nO 1 à nO 5, complèté par un dispositif de calcul de la dérivée de l'accélération en fonction du temps, comprenant outre les éléments énumérés dans la revendication nO 1 : a) Une seconde mémoire, dans laquelle est mémorisé le temps de la précédente mesure, de manière à avoir dans les deux mémoires deux temps correspondant à deux mesures consécutives, nécessaires pour le calcul de la dérivée. Cette seconde mémoire com prend : - Une mémoire auxiliaire commandée par une porte qui mémorise le temps en même temps que la pre mière mémoire de l'accélération. - Une seconde mémoire proprement dite, où est transférée l'information de la mémoire auxiliaire en fin de cycle, par un amplificateur opération nel monté en différentiateur conformateur et une porte. b)- Un ensemble de calcul de la dérivée suivant la formule retenue. 70 - Dispositif suivant la revendication nO 6, dans lequel le calcul de la dérivée se fait par l'application de la formule simplifiée : dans laquelle t et t2 sont deux temps successifs, mesurés par la méthode exposée aux revendications précédentes. 80 - Dispositif suivant la revendication nO 7, dans lequel le calcul de la dérivée de l'accélération est obtenu par un circuit utilisant des amplificateurs opérationnels, dont un monté en multiplicateur par trois, deux en logarithme et un en antilogarithme pour la sortie. 90 - Dispositif suivant la revendication nO 72 dans lequel le calcul est obtenu en utilisant un amplificateur opérationnel, deux multiplicateurs à quatre cadrans et un diviseur du même type.