INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre un procédé connu de l’art antérieur pour contrôler le couple fourni par le moteur. En entrée, un utilisateur fait une demande de couple TQ_REQ et à partir de cette demande, un système appelé par exemple structure de couple, fournit une valeur de consigne TPS_SP pour la position du papillon du système de régulation du débit d’air entrant 130, une quantité QTF de carburant à injecter ainsi qu’une valeur d’angle d’allumage IGN_ANG.
La structure de couple de la fonctionne de la manière suivante. À partir de la requête TQ_REQ de l’utilisateur, une valeur de consigne d’un débit d’air entrant MAF_SP est déterminée à l’aide d’un modèle inverse de couple (REV_TQ_MOD) qui peut être une cartographie inverse. Il s’agit d’un modèle inverse car, habituellement, un couple est déterminé à partir, entre autres, d’un débit d’air frais entrant. Pour obtenir ce débit d’air entrant MAF_SP, il convient de régler le papillon (ou autre système) à une position de consigne TPS_SP. Cette dernière est également obtenue par un modèle inverse REV_AP_MOD, ou modèle inverse de débit d’air. Il peut ici aussi s’agir d’une cartographie inverse.
La quantité de carburant à injecter QTF et l’angle d’allumage IGN_ANG sont déterminés par des modèles directs. Des données d’entrée sont illustrées à titre d’exemples non limitatifs sur la . On a ainsi par exemple la valeur mesurée TPS de la position du papillon, le régime moteur N, la pression atmosphérique MAP qui peut être mesurée ou bien déterminée par un logiciel à partir de mesures de pression dans le moteur, le débit d’air entrant mesuré MAF_MES (mesuré directement ou calculé à partir de mesures de capteurs, par exemple pression, température, …), la température TEMP de l’air entrant, etc.
Le modèle (direct) de débit d’air AP_MOD permet alors de calculer en fonction de tous ces paramètres un débit d’air entrant MAF. Cette valeur est alors utilisée pour calculer la quantité de carburant à injecter QTF, en considérant par exemple que le mélange est un mélange stœchiométrique.
Compte tenu des calculs réalisés, il apparait à l’homme du métier qu’il peut y avoir une différence entre la valeur MAF et la valeur de consigne MAF_SP. À partir de cette valeur MAF, un modèle direct de couple (TQ_MOD) permet de déterminer un couple maximum pouvant être fourni par le moteur. Si cette valeur de couple maximum est supérieure à la requête de l’utilisateur (TQ_REQ), alors il est possible d’agir sur l’avance à l’allumage pour adapter le couple fourni à la requête de l’utilisateur. Le système de détermination de l’angle d’allumage 150 limite alors l’avance à l’allumage si nécessaire. Ceci conduit alors à une dégradation du rendement du moteur correspondant alors à une augmentation de sa consommation.
En régime stationnaire, une telle structure fonctionne bien et permet d’obtenir un bon rendement pour le moteur. Elle fonctionne aussi pour les régimes transitoires dans le domaine automobile car le plus souvent, les moteurs de véhicules automobiles comportent un collecteur d’admission d’un volume. Dans de tels moteurs, le contrôleur 140 est capable le plus souvent d’ajuster la position du papillon durant une phase transitoire et l’utilisateur n’a aucun ressenti de l’action du contrôleur 140 dans sa conduite. Comme expliqué au préambule, pour des moteurs destinés à des applications non automobiles, les phases transitoires sont souvent plus brèves, le volume du collecteur d’admission est très réduit et l’action du contrôleur 140 s’effectue encore au cours de la phase stationnaire suivant une phase transitoire et peut alors être ressentie par l’utilisateur. En outre, une dégradation du rendement, et donc une augmentation de la consommation peut survenir.
La présente divulgation propose de modifier la structure de couple présentée sur les figures 1A et 1B pour s’adapter aussi à des applications non automobiles.
Il est proposé ici de découpler la détermination de la quantité de carburant à injecter de la détermination de l’angle d’allumage. En outre, alors que le réglage de la position du papillon était découplé de la détermination de la quantité de carburant à injecter et de l’angle d’allumage, il est proposé de tenir compte de la consigne de position du papillon TPS_SP pour déterminer l’angle d’allumage IGN_ANG.
La détermination de la valeur de consigne de la position du papillon TPS_SP est faite comme expliqué ci-dessus en référence à la : à partir d’une requête d’un utilisateur, TQ_REQ, à l’aide successivement d’un modèle inverse de couple REV_TQ_MOD et d’un modèle inverse de débit d’air REV_AP_MOD, sont déterminées successivement une valeur de consigne de débit d’air entrant dans le moteur MAF_SP et ensuite une valeur de consigne de la position du papillon TPS_SP.
La quantité de carburant à injecter QTF est elle aussi déterminée comme expliqué en référence à la : à partir de données mesurées par des capteurs ou bien des données calculées (à partir de données mesurées notamment) par le contrôleur 140 ou une autre unité électronique associée au moteur, un modèle direct de débit d’air AP_MOD calcule un débit d’air entrant dans le moteur MAF et à partir de celui-ci, la quantité de carburant à injecter est déterminée par exemple par le contrôleur 140 ou une autre unité électronique de commande et de gestion (ou unité connu sous le sigle anglais ECU).
Dans une étape suivante 206, le procédé permet d’extraire parmi les cellules de la matrice de sortie, les cellules dont le score de confiance est supérieur à un seuil prédéfini. Le choix de ce seuil dépend de l’application visée. Abaisser le seuil permet d’obtenir plus de boîtes englobantes au risque que certaines d’entre elles ne correspondent pas à l’objet matériel prédéfini.
Avantageusement, les objets matériels prédéfinis étant des objets ayant une orientation, la boite englobante prédite est orientée. Le procédé de l’invention permet lors de l’exécution de l’algorithme d’intelligence artificielle, de produire directement ou de déduire un angle d’orientation θ pour la boite englobante prédite.
Dans une variante de réalisation, le procédé permet de déterminer qu’un même objet matériel prédéfini est détecté plusieurs fois (doublons), et permet de ne conserver qu’une seule occurrence de détection.
Dans un mode de réalisation, pour supprimer un doublon, le procédé met en œuvre une étape dite de « Non-Maximum Suppression » (NMS) qui est un algorithme de post-traitement, connu de l’homme du métier, qui est chargé de fusionner toutes les détections qui appartiennent à un même objet.
Avantageusement, l’implémentation du dispositif pour exécuter le procédé de l’invention peut se baser sur différentes architectures pour le réseau de neurones convolutif mono-étape.
Les figures 3 à 5 illustrent différentes architectures adaptées à la mise en œuvre du procédé de l’invention.
La illustre un premier mode de réalisation du dispositif de détection d’objet matériel selon l’invention, dans lequel le réseau de neurones est basé sur une architecture de type YOLOv2. L’homme du métier en intelligence artificielle connait le modèle YOLOv2 (ou YOLO9000) comme un modèle de détection d'objets en temps réel à une seule étape, qui permet de détecter des objets via l’utilisation d’un réseau de neurones convolutionnel. L’article de J. Redmon and A. Farhadi, « YOLO9000 : Better, faster, stronger ». In 2017, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), pages 6517–6525. ISSN : 1063-6919 fournit une description plus précise de ce modèle.
Généralement, dans son utilisation courante de détection sur image, ce réseau de neurones prend en entrée une image et produit en sortie une matrice 8 × 8 qui représente une subdivision de l’image d’entrée. Chaque cellule de cette matrice contient un n-uplet (s, x, y, log w, log h) qui représente une boîte englobante, où x et y sont les coordonnées du centre de la boîte englobante dans la cellule, w et h sont ses dimensions et s est un score de confiance dans l’intervalle [0, 1] qui représente le niveau de confiance associé à cette détection. Un seuillage des 64 boîtes englobantes prédites selon leur score de confiance permet d’obtenir les détections d’objets sur l’image. En parallèle, une classe est prédite pour chaque cellule de sortie du détecteur pour catégoriser l’objet détecté. L’architecture utilisée est une succession de couches convolutionnelles dont le nombre de filtres augmente avec la profondeur de la couche. Ces couches sont entrecoupées de couches de sous-échantillonnage par valeur maximale (connu comme « max pooling » selon l’anglicisme consacré) diminuant les dimensions des tenseurs d’un facteur 2 à chaque passage. La fonction de coût utilisée est représentée par l’équation « L = Lclassification +Lregression » avec Lclassification représentant l’entropie croisée binaire sur le score de confiance s, et Lregression représentant le coût L1 lissé sur (x, y, log w, log h) pour les cellules contenant une boîte englobante vérité terrain.
Dans le cadre de l’invention, l’architecture du réseau de neurones 304 du détecteur 300 montré sur la , est basée sur celle d’un détecteur YOLOv2 pour matrice 8 x 8, mais le nombre de filtres de chaque couche convolutionnelle est divisé par deux (par rapport au détecteur original).
Cette organisation permet d’obtenir un réseau de neurones réduit contenant 4 961 463 paramètres entraînables, pour offrir un temps d’inférence faible.
Comme pour le détecteur YOLOv2, l'architecture du réseau de neurones de l’invention est une alternance de couches convolutionnelles qui extraient les caractéristiques de la grille d’occupation en entrée, et de couches de « max-pooling » qui sous-échantillonnent la largeur et la hauteur de la grille, jusqu'à atteindre une matrice de sortie de taille cible.
Ainsi dans l’exemple illustré, l’architecture du réseau de neurones 304 prend entrée une grille d’occupation de taille 256 x 256, et est constituée de cinq couches de sous-échantillonnage par valeur maximale (MaxPool2D), et d’une pluralité de couches convolutionnelles (Conv2D) dont les dimensions de leur noyau de convolution (KxK = 1x1 ou 3x3) et le nombre de filtres (F = 16 ou 32 ou 64 ou 128 ou 256 ou 512) spécifiques à chaque couche. Ces couches sont suivies d’une fonction d’activation « ReLU » classique en apprentissage profond.
Deux couches convolutionnelles (306, 308) utilisent toutes les deux la même entrée qui est la sortie de la couche convolutionnelle directement au-dessus.
Une première couche convolutionnelle 306 (Conv2D - 1x1 - 1) de noyau (KxK=1x1) ne contient qu’un seul filtre (F = 1), qui après passage dans une fonction d’activation sigmoïde représente le score de confiance de chaque cellule de la matrice sortie.
Une autre couche convolutionnelle 308 (Conv2D - 1x1 – 6) de noyau (KxK=1x1) contient 6 filtres (F=6) afin de représenter les coordonnées et l’orientation de la boite englobante de chaque cellule sous la forme d’un n-uplet (x, y, log w, log h, cos θ, sin θ).
Ainsi, en opération, le réseau de neurones 304 prend en entrée les données d’une grille d’occupation 302, et fournit en sortie une matrice de sortie dont chaque cellule correspond à une portion de l’espace environnant le véhicule autonome et qui contient un score de confiance permettant de quantifier la probabilité de la présence de l’objet matériel prédéfini ainsi que les coordonnées d’une boite englobante orientée qui délimite les contours de l’objet matériel prédéfini.
Dans le domaine automobile, on compare en permanence le débit d’air estimé et un débit d’air mesuré et une correction est apportée au niveau de l’ouverture du papillon pour faire coïncider ces valeurs. De cette manière, les erreurs entre le débit estimé et le débit mesuré sont compensées. Un véhicule automobile comporte généralement un collecteur d’admission de relativement grand volume. Grâce à ce collecteur de grand volume, le contrôleur peut ajuster la position du papillon rapidement et même pendant un régime transitoire, les corrections apportées sont insensibles pour le conducteur et permettent d’avoir un fonctionnement optimisé dès qu’un régime stationnaire est retrouvé.
Pour des applications non automobiles, les phases transitoires sont généralement plus brèves et le contrôleur n’a pas suffisamment de temps pour agir. Le contrôle se fait alors après la phase transitoire et l’utilisateur se rend compte de la régulation puisque celle-ci intervient en modifiant le couple fourni par le moteur non pas pendant la phase transitoire mais alors que l’utilisateur s’attend à être en régime stationnaire. Ce contrôle conduit également à faire fonctionner le moteur dans des conditions de combustion non optimales pendant la phase transitoire et en début de phase stationnaire et donc à une augmentation de la consommation de carburant. En résumé, alors que dans le domaine automobile, le contrôleur agit pendant les phases transitoires et arrive avec les bons réglages en régime stationnaire, dans d’autres applications, non automobiles, le mode de fonctionnement utilisé pour le domaine automobile peut conduire à des interventions du contrôleur sensibles pour l’utilisateur.
Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Elle a notamment pour but de fournir une solution pour contrôler le couple d’un moteur, notamment au cours de phases transitoires, qui, d'une part, permette d’optimiser la consommation de carburant, et, d'autre part, limite voire supprime des effets sensibles pour l’utilisateur final. De préférence, ce système ne nécessitera pas l’utilisation de nouveaux composants dans un moteur pour pouvoir être mis en œuvre.
Il est proposé un procédé de contrôle de couple moteur d’un moteur à combustion interne, ledit moteur comportant : - au moins un système de régulation d’un débit d’air entrant dans le moteur comportant un organe de commande mobile dont la position permet d’agir sur le débit d’air entrant dans le moteur, et - un système d’allumage avec un système de détermination de l’angle d’allumage, procédé dans lequel à partir d’une demande de couple d’un utilisateur dudit moteur, une valeur de consigne de débit d’air est déterminée, - dans lequel à partir de la valeur de consigne de débit d’air une valeur de consigne de position de l’organe de commande mobile du système de régulation est déterminée dans lequel le débit d’air entrant dans le moteur ainsi que la position de l’organe de commande mobile sont mesurés, et dans lequel à partir de grandeurs mesurées et/ou calculées sont déterminés, d'une part, une quantité de carburant à injecter, et, d'autre part, un angle d’allumage.
Selon la présente divulgation, la quantité de carburant à injecter est calculée à partir du débit d’air entrant mesuré, et l’angle d’allumage est calculé à partir : - du débit d’air entrant mesuré, éventuellement corrigé, si la différence entre la position mesurée de l’organe de commande mobile et la valeur de consigne de la position de l’organe de commande mobile est supérieure à une différence de position prédéterminée, et - de la valeur de consigne du débit d’air entrant si la différence entre la position mesurée de l’organe de commande mobile et la valeur de consigne de la position de l’organe de commande mobile est inférieure à ladite différence de position prédéterminée (ici l’une ou l’autre alternative comporte aussi le cas où la différence est égale à la différence de position prédéterminée).
Ainsi, il est possible d’éviter tout retrait d’avance d’allumage non souhaité. Tant que la position de l’organe de commande mobile est éloignée de sa position de consigne, l’angle d’allumage est calculé de manière « classique » avec la valeur de débit d’air entrant mesuré. Toutefois, dès que la position de cet organe se rapproche de sa position de consigne, le calcul de l’angle d’allumage se fait avec la valeur de consigne de la position de l’organe de commande mobile et ceci permet d’éviter tout retrait d’avance, et donc toute dégradation de consommation, dès que le moteur approche de son régime stationnaire.
Une première variante de réalisation prévoit que la différence de position prédéterminée est une valeur fixe.
Une autre variante prévoit que la différence de position prédéterminée est une valeur dépendant de paramètres, par exemple de la position de l’organe mobile lui-même et/ou du régime moteur et/ou de la pression atmosphérique et/ou de la température.
Selon une forme de réalisation préférée, correspondant à la plupart des moteurs à combustion interne actuels, le système de régulation du débit d’air entrant dans le moteur comporte un boitier papillon dans lequel l’organe de commande mobile est un volet, ou papillon, monté pivotant permet de modifier la section de passage de l’air dans ledit boitier, et en ce que la position du papillon est déterminée par son angle d’ouverture.
Dans cette forme de réalisation préférée, la différence de position prédéterminée de l’organe de commande mobile correspond à une différence de position angulaire du papillon inférieure à 1°, de préférence inférieure à 0,5° et de préférence encore inférieure à 0,1°. Il convient en effet de prévoir une différence relativement faible pour conserver une précision dans les calculs effectués.
Selon un autre aspect, il est proposé un moteur à combustion interne comportant : - au moins un système de régulation d’un débit d’air entrant dans le moteur comportant un organe de commande mobile dont la position permet d’agir sur le débit d’air entrant dans le moteur, et - un système d’allumage avec un système de détermination de l’angle d’allumage, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une unité de commande électronique pour la mise en œuvre de chacune des étapes d’un procédé décrit ci-dessus.
Dans ce moteur à combustion interne, le système de régulation d’un débit d’air entrant dans ledit moteur comporte avantageusement : - un boitier papillon dans lequel l’organe de commande mobile est un volet, ou papillon, monté pivotant permet de modifier la section de passage de l’air dans ledit boitier, et - un moteur électrique permettant de faire varier la position angulaire dudit papillon.
Fig. 1 et illustrent un procédé de contrôle de couple connu de l’art antérieur.
Système interférométrique de caractérisation calibré et présentant un encombrement réduit Le domaine de l’invention est celui de la caractérisation, par un système interférométrique, d’analytes présents dans un milieu gazeux ou liquide.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La capacité d’analyser et de caractériser des analytes présents dans un milieu fluide, tels que par exemple des molécules odorantes ou des composés organiques volatils, voire des composés présents en solution ou en suspension en milieu liquide, est une problématique de plus en plus importante, notamment dans les domaines de la santé, de l’industrie agroalimentaire, de l’industrie de la parfumerie (senteurs), voire du confort olfactif dans les endroits confinés publics ou privés (automobile, hôtellerie, lieux partagés…), etc… La caractérisation de tels analytes présents peut être effectuée par un système de caractérisation.
Dans un tel système de caractérisation, les analytes présents dans un milieu fluide viennent interagir par adsorption/désorption avec des récepteurs situés dans un ou plusieurs sites sensibles d’une surface fonctionnalisée. Il s’agit de détecter en temps réel un signal optique associé à chacun des sites sensibles, représentatif de la variation temporelle de l’indice de réfraction local du fait des interactions d’adsorption/désorption des analytes avec les récepteurs. L’intensité ou la puissance de chaque signal optique détecté par un capteur optique est directement corrélée aux interactions d’adsorption/désorption des analytes avec les récepteurs.
La illustre un exemple d’interféromètre 12 de Mach-Zehnder d’un système de caractérisation, décrit dans le document EP3754326A1. Ce système de caractérisation comporte une surface fonctionnalisée où se situent les récepteurs, un dispositif de mesure formé d’une source lumineuse (un réseau de diffraction assure ici le couplage entre la source lumineuse et l’interféromètre 12), d’une matrice d’interféromètres 12 de Mach-Zehnder réalisés dans un circuit photonique intégré (PIC, pour Photonic Integrated Circuit , en anglais) d’une puce photonique, et des photodétecteurs (un réseau de diffraction assure ici le couplage avec un photodétecteur déporté), et comporte enfin une unité de traitement (non représentée également). Chaque interféromètre 12 comporte deux guides d’onde dont l’un forme un bras de référence 14r, et l’autre un bras sensible 14s à la surface de laquelle se trouvent les récepteurs. La présence d’analytes adsorbés à la surface du bras sensible 14s modifie les propriétés du signal optique le parcourant, et entraîne plus précisément une modification de la phase du signal optique, alors que la phase du signal optique parcourant le bras de référence 14r n’est pas modifiée. La différence de phase Φ(t) entre ces signaux optiques conduit à des interférences constructives ou destructives qui modulent la puissance du signal optique de sortie détecté par le photodétecteur.
La illustre un exemple de signal (ou sensorgramme) obtenu par un système de caractérisation lors d’un procédé de caractérisation d’analytes. Un sensorgramme est ici un signal correspondant à l’évolution temporelle du déphasage Φ(t), lors d’une phase de référence Ph ref où les analytes ne sont pas présents, suivie d’une phase de caractérisation Ph carac où les analytes sont présents et interagissent avec les récepteurs. Les analytes peuvent alors être caractérisés à partir des valeurs Φ i et Φ f du déphasage Φ(t) associées respectivement à la phase de référence Ph ref et à la phase de caractérisation Ph carac .
Cependant, étant donné que la puissance du signal optique reçu par le photodétecteur est une fonction sinusoïdale du déphasage Φ(t), il peut être nécessaire d’être en mesure de déterminer le sens de variation du déphasage Φ(t). Pour cela, selon une approche, l’interféromètre de Mach-Zehnder comporte un coupleur de sortie multimode 2×3 (MMI pour Multi Mode Interferometer , en anglais). Le coupleur multimode comporte donc trois sorties déphasées de 2π/3, lesquelles sont appelées sorties utiles dans la mesure où elles sont chacune couplée à un photodétecteur. La illustre un exemple d’un tel interféromètre 12 de Mach-Zehnder, décrit dans le document Halir et al intitulé Direct and Sensitive Phase Readout for Integrated Waveguide Sensors , IEEE Photonics J., Vol.5, No.4, 6800906, August 2013, comportant un coupleur multimode 15 couplé à trois photodétecteurs 16. Aussi, pour une matrice de N interféromètres 12 de Mach-Zehnder, il est nécessaire de prévoir une matrice de 3×N photodétecteurs 16, ce qui se traduit par un encombrement important ( footprint , en anglais) sur la surface de la puce photonique. Cet encombrement peut être lié à la présence sur la puce photonique d’une matrice de 3×N réseaux de diffraction assurant le couplage avec un photodétecteur matriciel déporté (caméra), ou à la présence de la matrice de 3×N photodétecteurs lorsqu’ils sont intégrés à la puce photonique.
L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un système de caractérisation, de type interférométrique, présentant un encombrement réduit, tout en étant en mesure de déterminer le déphasage Φ(t) et son sens de variation.
Pour cela, l’objet de l’invention est un système de caractérisation adapté à caractériser des analytes présents dans un milieu fluide, comportant un dispositif de mesure qui comporte : au moins une source lumineuse, adaptée à émettre un signal optique de puissance prédéfinie ; une matrice de N interféromètres de Mach-Zehnder, avec N>1, comportant chacun : un diviseur d’entrée couplé à la source lumineuse ; deux guides d’onde, formant un bras sensible à la surface duquel se situent des récepteurs avec lesquels les analytes sont aptes à interagir par adsorption/désorption, et un bras de référence ; et un coupleur multimode de sortie, couplé aux deux guides d’onde ; une matrice de photodétecteurs, adaptés à mesurer des puissances des signaux optiques transmis par les coupleurs multimodes.