Brevet FR3094317A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Module anticipateur, dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire et procédé associés [0001] La présente invention concerne un dispositif de contrôle de trajectoire d'un véhicule. [0002] La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire d'un véhicule pour compenser la courbure d'un virage sur la voie du véhicule, un module anticipateur intégré dans le dispositif et un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif. [0003] Les véhicules automobiles peuvent être équipés de dispositifs de contrôle de tra- jectoire conçus de telle sorte qu'ils permettent d'assister le conducteur pour maintenir le véhicule dans la voie, notamment pour maintenir le véhicule au centre de la voie. De tels dispositifs peuvent également se trouver sur les véhicules autonomes où la conduite est entièrement déléguée au véhicule. Ils agissent sur la direction du véhicule en modifiant l'angle de braquage des roues directrices du véhicule. La détermination de l'angle de braquage adapté à la situation du véhicule repose sur un algorithme de commande contenu dans le dispositif Il met en oeuvre une loi de commande et utilise un modèle dynamique du véhicule. Une telle loi de commande qui aide au maintien du véhicule au centre de la voie est couramment désignée par l'abréviation anglo-saxonne « LCA » pour « Lane Centering Assist ». [0004] Pour des raisons de confort, la commande doit être douce et ne pas générer d'à-coups qui pourraient gêner/surprendre le conducteur. [0005] La demande FR3 051 756 déposée par la demanderesse constitue l'état de la technique, illustré par les figures 1 à 5. Il est décrit dans cette demande un dispositif DISP de contrôle en temps réel de trajectoire d'un véhicule, visant notamment à préserver le confort des passagers. [0006] La figure 1 illustre ledit dispositif DISP de contrôle en temps réel de trajectoire appliqué à un véhicule 1 automobile à traction entraîné par un moteur comportant deux roues directrices, de préférence les roues avant du véhicule, contrôlées par un actionneur piloté par un signal de commande u. [0007] Dans ce qui suit l'opérateur désigne la dérivé de . [0008] Les roues avant directrices du véhicule 1 sont contrôlées par un actionneur piloté par un signal de commande U. [0009] Le véhicule 1 comprend en outre un capteur destiné à mesurer un paramètre du véhicule, tel que la vitesse longitudinale réelle V. l'angle ô de braquage réalisé des roues avant, la vitesse de lacet du véhicule ou l'angle de 2 direction, par exemple l'angle de direction statique correspondant à l'angle des roues avant à un rapport de démultiplication près. Le véhicule peut en outre être équipé d'un appareil de type RaCam combinant les propriétés d'une caméra optique et d'un radar permettant de fournir au modèle d'une ligne directrice de la voie de circulation du véhicule sous la forme d'un polynôme y(x) ou d'une caméra optique permettant de déterminer le polynôme y(x). [0010] Le véhicule 1 est équipé d'un calculateur embarqué comprenant un dispositif contrôleur 2 pour générer un signal de commande Ust de façon à rendre conforme un vecteur d'état physique E du véhicule à un vecteur d'état de consigne pour assurer le suivi par le véhicule 1 de l'une trajectoire souhaitée. 100111 Le calculateur embarqué comprend en outre un observateur 3 pour générer en temps réel un vecteur d'état estimé de suivi de trajectoire du véhicule 1 se déplaçant à la vitesse V à partir de la commande Ust et d'un vecteur i1 de mesure actuelle de variables d'état corrélé au vecteur d'état physique E de suivi de trajectoire du véhicule 1. [0012] Le dispositif observateur 3 a pour but de générer en temps réel un vecteur ç d'état estimé représentant le plus fidèlement possible le vecteur E d'état effectif 100131 Le calculateur embarqué comporte en outre un module anticipateur 4 additionnant une deuxième commande Uff de braquage en fonction d'une courbure d'un virage à la première commande Ust de braquage produite par le dispositif 2 pour compenser le virage. [0014] La deuxième commande de braquage Uff permet au véhicule 1 de franchir le virage de courbure vf . La deuxième commande est ajoutée au signal de commande Ust de sorte que le dispositif contrôleur 2 régule la trajectoire du véhicule 1 pour que le véhicule 1 suive une route droite. [0015] Par conséquent, le signal de commande U est égal à la somme de la première commande Ust et de la deuxième commande Ust. [0016] Le dispositif de contrôle en temps réel de trajectoire du véhicule 1 comprend l'actionneur, le capteur de vitesse, le capteur pour mesurer un angle S de braquage, le capteur pour mesure la vitesse de lacet 3 et l'appareil de type RaCam, le dispositif 2, l'observateur 3 et le module 4. [0017] Le vecteur d'état physique du véhicule est égal à : [0018] [0019] où W est l'angle relatif de cap entre l'axe du véhicule et la tangente à la trajectoire de référence, 100201 est la vitesse latéral d'éloignement du véhicule par rapport à la trajectoire idéale du véhicule, yl est l'écart latéral entre le centre de gravité du véhicule et le centre de la voie du véhicule et la tangente à la trajectoire en avant du véhicule, est la variation de l'angle de braquage et représente l'intégrale de la position latérale. [0021] Le vecteur d'état de consigne * est égal à : [0022] [0023] Et le vecteur d'état estimé est égal à : (3) [0024] 100251 Le vecteur e est inconnu car l'état interne du véhicule 1 n'est pas accessible dans sa totalité. [0026] Le dispositif 3 met en oeuvre un modèle de véhicule connu sous le nom de modèle bi- cyclette et se présente sous la forme matricielle suivante : [0027] = A - + es - yif [0028] où &c., est la somme du signal de commande Ust et de la deuxième commande de braquage Uff, et V, f est le rayon de courbure du virage. [0029] La valeur de l'angle bief est égale à la commande Uff. [0030] L'angle de braquage S et l'angle de braquage bref de référence sont reliés par une fonction de transfert du deuxième ordre modélisant la direction assistée. [0031] La matrice A comprend des coefficients variables et constants au cours d'une même séquence de roulage dépendants, et dépendent des paramètres du véhicule 1 suivants : [0032] - la rigidité de dérive des roues avant Cf; [0033] - la rigidité de dérive des roues arrière Cr ; [0034] - la distance de centre de gravité à l'essieu avant Ir; [0035] - la distance de centre de gravité à l'essieu arrière Ir; [0036] - la niasse totale du véhicule m ; [0037] - la vitesse du véhicule V; [0038] - l'inertie du véhicule autour d'un axe vertical passant par son centre de gravité J; [0039] - un coefficient amortissement de la fonction du deuxième ordre REVENDICATIONS[Revendication 1] Module anticipatcur (6) pour dispositif de contrôle en temps réel de la trajectoire d'un véhicule automobile, ledit module comprenant un sous-module (65) de calcul d'une commande de braquage pour compenser la courbure d'un virage sur la voie du véhicule, un dispositif à gain variable (70) étant relié à une sortie du sous-module de calcul, caractérisé en ce que le dispositif à gain variable est relié à un contrôleur (73) apte à réguler la valeur du gain de manière à diminuer l'écart latéral (yl) entre le centre de gravité du véhicule et le centre de la voie (81) du véhicule selon le résultat de la comparaison de composantes d'un vecteur (n) de mesures actuelles de variables d'état du dispositif entre elles et à un seuil (S) de détection, la sortie du gain variable étant la commande de braquage pour compenser la courbure y rf ) du virage. [Revendication 2] Module selon la revendication 1, comprenant en outre un deuxième sous-module (77) de calcul relié à une sortie du dispositif à gain variable (70) et étant apte à calculer un vecteur (1,) de mesures pseudo-calculé à partir d'un modèle du véhicule. [Revendication 3] Module selon la revendication 2, dans lequel le modèle du véhicule comprend un modèle de type bicyclette. [Revendication 4] Dispositif (5) de contrôle en temps réel de trajectoire d'un véhicule pour compenser la courbure ( vif ) d'un virage sur une voie (80) d'un véhicule (1) comprenant un module anticipateur (6) selon l'une des revendications précédentes, et un ob- servateur (3) générant en temps réel un vecteur ) d'état estimé de suivi de voie rectiligne du véhicule de façon à produire une commande de braquage (Ust) pour stabiliser la trajectoire du véhicule par rapport à la voie rectiligne, l'observateur étant relié au module anticipateur. [Revendication 5] Procédé de contrôle en temps réel de trajectoire d'un véhicule au- tomobile pour compenser la courbure ( V ff ) d'un virage sur la voie (80) du véhicule (1), caractérisé en ce que l'on modifie le gain d'un dispositif à gain variable (73) d'un module anti- 13 [Revendication 6] cipateur (6) lorsque l'on détecte que le véhicule est survireur par rapport à sa configuration nominale de manière à diminuer l'écart latéral (y1) entre le centre de gravité du véhicule et le centre (81) de la voie du véhicule. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 5, dans lequel on détermine que le véhicule est survireur par rapport à sa configuration nominale lorsque l'écart latéral (yl) et la direction du virage sont orientés dans le même sens dans un référentiel (R) du véhicule, et l'écart latéral est supérieur à un seuil (S) de détection. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on initialise le gain d'un dispositif à du gain variable (73) lorsque l'écart latéral (yl) et la direction du virage sont orientés dans des sens différents dans le référentiel (R) du véhicule et l'écart latéral est inférieur au seuil (S) de détection.