Brevet FR2909414A3 — publié le 20080606

FR 2909414 A3 20080606 FR 0655208 A 20061130 DISPOSITIF D' ELABORATION D'UNE CONSIGNE DE VITESSE DE PILOTAGE D'UN SYSTEME DYNAMIQUE ENTRAINE PAR UN SYSTEME DE PROPULSION, EN FOCNTION D'UNE PENTE D'UNE VOIE SUR LAQUELLE SE DEPLACE LE DIT SYSTEME DYNAMIQUE L'invention concerne un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système dynamique entraîné par un système de propulsion, comprenant notamment un moyen pour détecter une consigne utilisateur de vitesse finale sur la base de l'actionnement par l'utilisateur d'un organe de commande d'accélération. L'invention est notamment intéressante pour le pilotage d'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, ou pour la simulation d'un fonctionnement d'un tel véhicule automobile, à des fins de formation, de diagnostic ou de loisir. Il est connu notamment de Dl (demande FR 06 54496) de traduire l'action d'un utilisateur d'un système dynamique, tel qu'un véhicule automobile, sur un organe de commande d'accélération, une pédale d'accélération par exemple, par une valeur de consigne de vitesse instantanée à faire réaliser par le système de propulsion du système dynamique. Sur la figure 1 est représenté un dispositif selon Dl, permettant d'élaborer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*. La consigne utilisateur finale VF* est déterminée à partir du degré d'actionnement de l'organe de commande d'accélération par l'utilisateur, par exemple l'angle d'enfoncement de la pédale d'accélération, et d'un gain statique K11, qui peut dépendre notamment du régime de fonctionnement du système de propulsion, d'un rapport de 2909414 2 boîte de vitesse du système dynamique, de paramètres de fonctionnement du système dynamique, etc. Le dispositif de la figure 1 comprend notamment un moyen 14 pour déterminer une consigne d'effort instantané F* en 5 fonction de la consigne utilisateur de vitesse finale VF*, et un moyen 16 pour calculer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'un modèle du système dynamique. Le moyen 14 comprend un comparateur 141 pour produire un paramètre d'écart (eV) entre la consigne 10 utilisateur de vitesse finale VF* et une mesure de la consigne de vitesse instantanée actuelle V*, et un filtre 142 produisant la consigne d'effort instantanée F* selon une relation de la forme F* = f (EV) . On a ainsi une actualisation permanente de la consigne de vitesse 15 instantanée V* à appliquer au système de propulsion. Les différents moyens sont décrits en détails dans Dl. La commande d'un système dynamique par une consigne de vitesse instantanée est une alternative à la commande d'un système dynamique par une consigne de couple 20 instantanée, qui présente des avantages détaillés dans Dl, notamment en termes de temps de mise au point et de possibilités de réglage (séparation de la définition du comportement du système dynamique et du système d'entraînement). 25 Toutefois, le dispositif d'élaboration de consigne instantané selon Dl ne permet pas de reproduire le comportement d'un système dynamique commandé par une consigne de couple auquel la plupart des conducteurs de véhicules automobiles sont habitués. L'invention propose un nouveau dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse ne présentant pas cet inconvénient. 2909414 3 Ainsi L'invention concerne un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système dynamique entraîné par un système de propulsion, tel que par exemple un véhicule automobile entraîné par un groupe 5 motopropulseur, comprenant : • un moyen pour déterminer une consigne d'effort instantané F* à produire par le système de propulsion en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*, 10 • un moyen pour calculer une consigne de vitesse instantanée en fonction d'un modèle dynamique du système dynamique et de la consigne d'effort instantané, Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que 15 le moyen de détermination détermine la consigne d'effort instantané F* en fonction également d'une pente d'une voie sur laquelle se déplace le système dynamique. Ainsi, le dispositif selon l'invention tient compte non seulement de la volonté de l'utilisateur, mais également 20 de la pente de la voie sur laquelle circule le véhicule pour déterminer la consigne de vitesse instantanée. Le dispositif selon l'invention permet ainsi, si cela est souhaité et par des choix appropriés de paramètres détaillés plus loin, de prendre en compte l'effet naturel 25 de la pente. L'utilisateur a ainsi le même ressenti, lorsqu'il utilise un système dynamique commandé par une consigne de couple ou un système dynamique commandé par une consigne de vitesse. Selon un mode de réalisation, le moyen de détermination 30 comprend : • un filtre, pour calculer une consigne d'effort de référence (FO*), 2909414 4 • un soustracteur, pour soustraire à la consigne d'effort de référence (FO*) un paramètre correctif (FP*) fonction de la pente. Le filtre est identique à celui d'un dispositif connu. Le 5 soustracteur permet quant à lui de prendre en compte la pente sous la forme d'un terme correctif qui vient se soustraire à la consigne d'effort de référence. Le moyen de détermination peut également comprendre un moyen de calcul du paramètre correctif, en fonction de la 10 pente (ppente) et d'un coefficient de pondération (K(sp, ppente)). Le coefficient de pondération peut être une constante. Le coefficient de pondération peut également être fonction : • du signe (sp) de la pente et / ou 15 • de la pente (ppente). Il est ainsi possible en choisissant un coefficient de pondération approprié, de prendre en compte plus ou moins l'effet naturel de la pente sur le comportement du système dynamique, comme on le verra mieux plus loin dans 20 des exemples. Selon une variante, le paramètre correctif est obtenu par une relation de la forme FP* = ppente*K(sp)*M*g, avec : • ppente, la pente • sp, un signe de la pente 25 • K(sp, ppente), le coefficient de pondération • M, une masse du système dynamique • g, une constante de gravité Le paramètre correctif peut ainsi être vu comme une perturbation de la consigne d'effort, qui vient se 30 soustraire ou s'ajouter à la dite consigne d'effort. La pente peut être déterminée par : • un capteur de mesure de pente, ou 2909414 5 • un traitement mathématique d'un signal produit par un capteur de mesure d'une accélération du système dynamique, tel qu'un accéléromètre. 5 L'invention est notamment avantageuse pour la commande d'un système dynamique tel qu'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur. Mais l'invention est également intéressante pour un système dynamique tel qu'un moyen de simulation d'un 10 comportement d'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, le dit moyen de simulation étant utilisé dans : / un jeu vidéo, ou / un simulateur de conduite d'un véhicule, ou 15 / un outil de diagnostic de fonctionnement d'un véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 20 dans la description qui suit d'un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse selon l'invention. La description est à lire en relation avec les figures annexées parmi lesquelles : • la figure 1 antérieure, déjà décrite, est un schéma 25 bloc d'un dispositif antérieur, • la figure 2 est un schéma bloc d'un dispositif selon l'invention. Sur les dessins, les éléments de même référence sont identiques. 30 Comme dit précédemment, un dispositif connu d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système 2909414 6 dynamique entraîné par un système de propulsion comprend (figure 1) . • un moyen 14 pour déterminer une consigne d'effort instantané F* à produire par le système de propulsion 5 en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*, • un moyen 16 pour calculer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'un modèle dynamique du système dynamique et de la consigne d'effort instantané 10 F*. Le dispositif selon l'invention (figure 2) se distingue d'un dispositif antérieur (figure 1) essentiellement par le fait que le moyen de détermination détermine la consigne d'effort instantané F* en fonction également 15 d'une pente d'une voie sur laquelle se déplace le système dynamique. Pour cela, le moyen de détermination 14 est remplacé par un nouveau moyen de détermination 15 comprenant notamment • un filtre 142, pour calculer une consigne d'effort de 20 référence FO*, • un soustracteur 153, pour soustraire à la consigne d'effort de référence FO* un paramètre correctif FP* fonction de la pente ppente de la voie sur laquelle se déplace le système dynamique. 25 Sur la figure 2, le moyen de détermination 15 comprend également un moyen de calcul 154 du paramètre correctif FP*, en fonction de la pente ppente et d'un coefficient de pondération K(sp, ppente), le dit coefficient de pondération étant fonction : 30 • du signe de la pente et / ou • de la pente. 2909414 7 Plus précisément, dans l'exemple de la figure 2, le paramètre correctif FP* est obtenu par une relation mathématique de la forme FP* = ppente*K(sp)*M*g, avec : • ppente, la pente exprimée en pourcentage, comprise 5 entre -1 et 1 • sp, un signe de la pente, égal à -1 si la pente est négative, et égal à 1 si la pente est positive • K(sp, ppente), le coefficient de pondération • M, une masse du système dynamique 10 • g, une constante de gravité. Le paramètre correctif est ainsi calculé comme une force de résistance à l'avancement due à la pente. La pente peut être déterminée par : • un capteur de mesure de pente, ou 15 • un traitement mathématique d'un signal produit par un capteur de mesure d'une accélération du système dynamique, tel qu'un accéléromètre, ou • un traitement mathématique d'une consigne de couple appliquée au système dynamique et de la vitesse 20 instantanée du système dynamique. Si la pente est déterminée ou mesurée sous la forme d'un angle apente, elle peut être exprimée sous la forme d'un pourcentage par l'intermédiaire d'une fonction trigonométrique, par exemple : ppente = sin (apente) . 25 Le coefficient de pondération peut être ajusté en fonction du comportement souhaité du système dynamique auquel est appliquée la consigne de vitesse. Dans un exemple, le coefficient K(sp, ppente) est choisi égal à zéro. Le dispositif selon l'invention a dans ce 30 cas un comportement identique à celui d'un dispositif selon Dl. 2909414 8 Dans autre exemple, le coefficient K(sp, apente) dépend uniquement du signe sp de la pente. Le coefficient peut alors prendre seulement deux valeurs K1 lorsque la pente est positive et K2 lorsque la pente est négative. 5 En choisissant K1 positif lorsque la pente est positive, c'est-à-dire lorsque le système dynamique se déplace sur une voie montante, le paramètre correctif FP* est positif, de sorte que FP* vient se soustraire à la consigne de référence FO* dans le soustracteur 153. Pour 10 une même action de l'utilisateur, et donc une même consigne de vitesse finale VF*, il en résulte une diminution de la consigne d'effort F*, et une diminution correspondante de la consigne de vitesse instantanée V* appliquée au système de propulsion. Cela se traduit par 15 une baisse de la vitesse instantanée du système dynamique. On retrouve ainsi le fonctionnement habituel d'un véhicule commandé par une consigne de couple lorsqu'il se trouve en montée si le conducteur maintient identique l'enfoncement de la pédale 20 d'accélérateur, le véhicule ralentit. Inversement, en choisissant K2 négatif lorsque la pente est négative, c'est-à-dire lorsque le système dynamique se déplace sur une voie descendante, le paramètre correctif FP* est négatif, de sorte que FP* vient 25 s'additionner à la consigne de référence FO* dans le soustracteur 153. Pour une même action de l'utilisateur, et donc une même consigne de vitesse finale VF*, il en résulte une augmentation de la consigne d'effort F*, et une augmentation correspondante de la consigne de vitesse 30 instantanée V* appliquée au système de propulsion. Cela se traduit par une augmentation de la vitesse instantanée du système dynamique. On retrouve là encore le fonctionnement habituel d'un véhicule commandé par une consigne de couple lorsqu'il se trouve en descente cette 2909414 9 fois : si le conducteur maintient identique l'enfoncement de la pédale d'accélérateur, le véhicule accélère. En ajustant la valeur de K1 entre 0 et 1 et la valeur de K2 entre -1 et 0, on peut ajuster la prise en compte de 5 la pente dans la consigne de vitesse : • K1 = 0 (ou K2 = 0) : on ne tient pas compte de l'effet dû à la pente d'entraînement (ou de freinage) naturel du système d'entraînement, • K1 = 1 (ou K2 = -1) : on tient compte totalement de 10 l'effet naturel dû à la pente • K1 entre 1 et 0 (ou K2 entre -1 et 0) : on réduit l'effet naturel de la pente, jusqu'à l'annuler. A noter que K1 et K2 n'ont pas nécessairement la même valeur absolue. On peut ainsi choisir de compenser plus 15 l'effet naturel de la pente en montée qu'en descente, ou l'inverse. Les valeurs de K1 et K2 peuvent également être variables en fonction de paramètres de fonctionnement du système dynamique, comme par exemple un style de conduite, qui 20 peut soit être choisi par l'utilisateur (par l'intermédiaire d'un bouton de sélection par exemple), soit être déterminé par un procédé de détection du style de conduite de l'utilisateur. Un tel procédé est déjà connu notamment pour la réalisation de boîtes de vitesse 25 automatiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système dynamique entraîné par un système de propulsion, le dit dispositif comprenant : • un moyen pour déterminer une consigne d'effort instantané (F*) à produire par le système de propulsion en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale (VF*), • un moyen pour calculer une consigne de vitesse instantanée en fonction d'un modèle dynamique du système dynamique et de la consigne d'effort instantané, caractérisé en ce que le moyen de détermination détermine la consigne d'effort instantané en fonction également d'une pente d'une voie sur laquelle se déplace le système dynamique. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de détermination comprend : • un filtre, pour calculer une consigne d'effort de référence (FO*) en fonction de la consigne utilisateur de vitesse finale, • un soustracteur, pour soustraire à la consigne d'effort de référence (FO*) un paramètre correctif (FP*) fonction de la pente. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen de détermination comprend également un moyen de calcul du paramètre correctif, en fonction de la pente (ppente) et d'un coefficient de pondération (K(sp, ppente)), le dit coefficient de pondération étant fonction : • du signe (sp) de la pente et / ou • de la pente (ppente) 2909414 11 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le paramètre correctif est obtenu par une relation de la forme FP* = ppente*K(sp) *M*g, avec : • ppente, la pente 5 • sp, un signe de la pente • K(sp, Ppente), le coefficient de pondération • M, une masse du système dynamique • g, une constante de gravité 5. Dispositif selon l'une des revendications 10 précédentes, dans laquelle la pente est déterminée par : • un capteur de mesure de pente, ou • un traitement mathématique d'un signal produit par un capteur de mesure d'une accélération du système dynamique, tel qu'un accéléromètre. 15 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le système dynamique est • un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, • un moyen de simulation d'un comportement d'un 20 véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, le dit moyen de simulation étant utilisé dans : / dans un jeu vidéo, ou / un simulateur de conduite d'un véhicule, ou 25 / un outil de diagnostic de fonctionnement d'un véhicule.