EP3994024A1 - Procede d'asservissement d'une caracteristique de fonctionnement d'un vehicule, telle que la garde au sol - Google Patents

Procede d'asservissement d'une caracteristique de fonctionnement d'un vehicule, telle que la garde au sol

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Publication number
EP3994024A1
EP3994024A1 EP20735216.2A EP20735216A EP3994024A1 EP 3994024 A1 EP3994024 A1 EP 3994024A1 EP 20735216 A EP20735216 A EP 20735216A EP 3994024 A1 EP3994024 A1 EP 3994024A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
undercarriage
load
vehicle
estimate
command
Prior art date
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Pending
Application number
EP20735216.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Andrew Ellis
Graeme Klim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Landing Systems SAS
Original Assignee
Safran Landing Systems SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Landing Systems SAS filed Critical Safran Landing Systems SAS
Publication of EP3994024A1 publication Critical patent/EP3994024A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04—Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/06—Means to sense or control vehicle position or attitude with respect to railway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/42—Control modes by adaptive correction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation

Definitions

  • the invention relates in particular to levitating vehicles adapted to move without slipping or rolling on a contact surface, such as air cushion or magnetic levitation vehicles.
  • This type of vehicle levitates for high speeds (typically above 100 km / h) but generally has a deployable landing gear thanks to which it rests on the ground for lower speeds.
  • the ground clearance is fully managed by acting on the levitation means. But during the ground support phase, the ground clearance gradually decreases following the depression of the shock absorbers of the landing gear and the tires of its wheels if they are equipped with them, as the release of the action of levitating means. Ground clearance then depends on the proportion of the weight of the vehicle which is no longer compensated by the levitation means, but also on external conditions, such as the ambient temperature, the state of wear of the friction parts in the shock absorber. , the packaging of it ...
  • actuating means adapted to vary a behavior of the latter, for example its empty length, and to control these actuating means. to maintain constant the ground clearance of the vehicle resting on the ground via the landing gear.
  • document FR2912725 recommends closed-loop control of the shock-absorber jack of a helicopter undercarriage to control the ground clearance to a given ground clearance instruction.
  • a servo-control if it is suitable for aircraft immobilized on the ground, does not make it possible to guarantee the maintenance of a precise ground clearance while the vehicle is moving at appreciable speeds, in particular during braking phases or when acceleration, taking into account the relative slowness of the response of the actuating means.
  • the invention aims to provide a method for controlling an operating characteristic (ground clearance, vertical acceleration, etc.) of a vehicle rolling on a contact surface by means of a landing gear allowing a response fast to variations in operating conditions affecting the vehicle.
  • an operating characteristic ground clearance, vertical acceleration, etc.
  • a method for controlling an operating characteristic (for example ground clearance or acceleration) of a vehicle resting on a contact surface by means of at least one is proposed.
  • undercarriage equipped with actuating means adapted to vary a behavior of the undercarriage when the latter is in contact with the contact surface the method carrying out the slaving of the operating characteristic of the vehicle to a given setpoint by generating a command intended for the actuating means as a function of a difference between an estimate of the operating characteristic and the setpoint.
  • the control comprises the use of an estimate of a load seen by the undercarriage to generate a modification of the control so as to minimize a variation of the deviation generated by a variation of the load.
  • the servo method of the invention uses an estimate of the load carried by the undercarriage to detect a variation thereof and modify the control of the actuating means to modify the behavior of the undercarriage in order to to minimize a difference between the estimate of the operating characteristic and the setpoint, so as to reduce the impact of such a load variation on the operating characteristic.
  • the difference may temporarily present large values which are prejudicial to the proper functioning of the vehicle or to the comfort of the passengers.
  • the estimate may in particular be the result of a measurement made by a load sensor.
  • the control of the actuating means of the undercarriage will be. very quickly modified so that the actuating means rapidly modify the behavior of the undercarriage in order to compensate for a foreseeable transient reduction in ground clearance due to this sudden increase in load, even before a significant difference is observed between the ground clearance and the ground clearance instruction, which reduces the time it takes for the ground clearance to return to the ground clearance instruction. ground. In this way, the vehicle will not undergo any detrimental variation in ground clearance due to the relative slowness of the actuating means.
  • the command is modified by adding to it a corrective command determined as a function of the estimate of the load seen by the undercarriage.
  • the corrective control is determined by a predictive algorithm implementing a model of the behavior of the undercarriage and anticipating the reaction of the latter to a variation in the load seen by the undercarriage.
  • the command is determined by a controller having characteristics depending on the estimate of the load seen by the undercarriage.
  • the controller is of the PID type characterized by gains which are determined as a function of the estimate of the load seen by the landing gear, for example by means of a parametric function of the estimate of the load, or of a table of values.
  • the dependent operating characteristic is a ground clearance of the vehicle.
  • the control is intended for an electric motor of the undercarriage adapted to vary a load / sag characteristic of the undercarriage.
  • FIG. 1A is a schematic view of a vehicle here taking the form of a train of magnetically levitated cars traveling in a partial vacuum tunnel astride a central rail and resting on a contact surface by means of landers;
  • Figure IB is a front view of the vehicle of Figure IA;
  • FIG. 2 is a schematic view of one of the undercarriages fitted to one of the cars of the vehicle of FIG. 1, illustrating the actuation means adapted to modify the load / sag characteristic of
  • FIG. 3 is a block diagram of a control of the ground clearance of the vehicle of Figure 1 according to a first particular embodiment of the method of the invention
  • FIG. 4 is a block diagram of a control of the ground clearance of the vehicle of Figure 1 according to a second particular embodiment of the method of the invention.
  • FIGS. IA and IB The invention is described here in application to a magnetically levitated vehicle as illustrated in FIGS. IA and IB in the form of a train 100 of cars 101 and 102.
  • the train 100 runs in a tunnel 103 partially under vacuum. air in order to minimize the aerodynamic drag, astride a central rail 104 capable of generating a magnetic field adapted to levitate the train 100.
  • the magnetic levitation means are not detailed here, since they do not constitute the heart of the 'invention.
  • each car rests on a contact surface 200 by means of undercarriages 150 together forming a vehicle undercarriage, each undercarriage being deployable between a stowed position (as shown for car 101) in which the undercarriage is moved away from contact surface 200, and a deployed position (as shown for car 102) in which undercarriages 150 are in contact with the contact surface 200 and capable of transmitting to the ground part of the weight of the car which is not compensated by the levitation forces (hereinafter the load).
  • each undercarriage 150 here comprises a balance 151 articulated on the associated car and carrying at its free end an axle 152 receiving one or more rotating wheels 153.
  • Each wheel 153 is equipped with a brake and a tire 154 ensuring rolling on the contact surface 200.
  • a shock-absorbing cylinder 155 is coupled between the car on the one hand and the balance 151.
  • - shock absorber 155 comprises a body 156 articulated to the car, and in which a cylinder 158 of a shock absorber 159 is slidably mounted and can be moved in the body 156 by an electric motor 160, here by means of a screw 161 driven in rotation by the electric motor 160.
  • a rod 162 is slidably mounted in the cylinder 158 of the shock absorber 159.
  • the shock absorber 159 is capable of being compressed under load to both ensure suspension of the shock absorber. car and damping its vertical movements.
  • the end of the sliding rod 162 is directly articulated on the balance 151.
  • the depression of the undercarriage, and therefore the ground clearance h depends on the load P transmitted to the ground by the wheel, which represents the part of the weight of the car not compensated for by the levitation means, increased or decreased by load transfers due in particular to accelerations or braking of the vehicle. If the motor 160 pushes the shock absorber 159 towards the ground, the empty length of the shock-absorber cylinder 155 will be increased, which will lead to a lower depression of the undercarriage, and therefore a greater ground clearance for the same. load P.
  • the electric motor 160 (as well as the means for transforming the rotary movement of the motor shaft into movement of the cylinder 158 of the damper 159, comprising the screw 161) therefore constitute actuating means suitable for modifying the load / sinking characteristic of the undercarriage, and therefore the behavior of the undercarriage when the latter is in contact with the contact surface.
  • the motor 160 can also be used to retract the undercarriage to the retracted position, by fully retracting the damper 159 into the body 156.
  • the invention aims to implement a servo-control for, when the undercarriage is in the deployed position and that the car is resting on the contact surface via the undercarriage, generate a command u of the electric motor 160 of the undercarriage so that the ground clearance h of the car remains as close as possible to a guard instruction on the ground hc, the invention consisting in modifying the control u of the engine as a function of an estimate of the load P seen by the undercarriage.
  • a feedback loop control 300 is implemented in which a command u intended for the motor 160 is produced by a controller 301 of the PID type to starting from a difference e between the ground clearance set point hc and an estimate h is of the ground clearance h, obtained using an estimator 302.
  • the estimator 302 estimates the ground clearance by using data such as the depression of the shock absorber, or by implementing a sensor to directly measure the ground clearance.
  • the command u Before the command u is supplied to the motor 160 to adjust the position of the damper 159 in the body 156, the command u according to the invention is modified by adding thereto a corrective command u CO rr which is produced using a corrector 303 (implementing a transfer function) which receives as input an estimate P est of the load P seen by the undercarriage, obtained using an estimator 304.
  • the estimator 304 estimates the load on the ground by exploiting data such as the internal pressure of the damper 159, or by measuring a force or a stress seen by the undercarriage 150 using, for example, a force sensor or strain gauges.
  • the corrective command u CO rr is used to modify the command u by anticipating a foreseeable increase in the deviation e due to a sudden change in load P.
  • the command u can be amended quickly to compensate for a certain slowness in the reaction of the undercarriage to this sudden change in load P, from so as to minimize the variations in the difference e, and therefore minimize the variations in ground clearance.
  • the corrective control is preferably determined by the corrector 303 by means of a predictive algorithm implementing a model of the behavior of the undercarriage and anticipating the reaction of the latter to a variation in the load P.
  • the control 400 is always of the type with feedback loop and also implements a PID controller 401 to develop a command u from a deviation e between a ground clearance setpoint hc and an estimate of the ground clearance h is Unlike the first mode implementation, the estimate P is of the load P seen by the landing gear is now used not to develop a corrective command, but to modify the gains kp, ki, ko used by the PID corrector 401 (respectively the gains proportional, integral and differential components of the PID).
  • an adapter 403 is used which, from the estimate of charge P est , adapts the gains kp, ki, kp to modify the command u according to the invention in the sense of minimizing the variations in the deviation e, and therefore minimize variations in ground clearance.
  • the gains kp, ki, kp are preferably calculated in real time from the estimate of load P est , by use of parametric functions, or else tables of values, or even by implementing a sliding mode control.
  • the invention has been described in application to a magnetically levitated vehicle moving in a partially vacuum tunnel, the invention applies to other types of vehicles, in particular air cushion vehicles. , or even helicopters or gyplanes for which the rotor (s) can compensate part of the weight of the device while the latter is resting on the ground by its landing gear.
  • the actuating means making it possible to modify the load / sinking characteristic of the undercarriage here take the form of an electric motor capable of modifying the empty length of a damping cylinder
  • the actuating means may take the form of an electric motor.
  • other forms such as for example means for inflating the shock absorber adapted to vary the inflation pressure of the shock absorber, fluid transfer means adapted to admit or on the contrary bleed hydraulic fluid into the shock absorber, or any other means capable of modifying the load / sag characteristic of the landing gear, and more generally the behavior of the landing gear when it is in contact with the ground.
  • the controller illustrated in the two embodiments of the invention is a PID
  • the invention is not limited to the use of this type of controller, and any other type of controller can be used. , for example a bang-bang type controller

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'asservissement d'une caractéristique de fonctionnement (par exemple une garde au sol ou une accélération) d'un véhicule (100) reposant sur une surface de contact (200) au moyen d'au moins un atterrisseur (150) comportant des moyens d'actionnement (160) adaptés à faire varier un comportement de l'atterrisseur lorsque celui-ci est en contact avec la surface de contact, le procédé réalisant l'asservissement de la caractéristique de fonctionnement du véhicule à une consigne donnée en générant une commande à destination des moyens d'actionnement en fonction d'un écart (ε) entre la caractéristique de fonctionnement et la consigne. Selon l'invention l'asservissement comporte l'utilisation d'une estimation (Pest) d'une charge (P) vue par l'atterrisseur pour générer une modification de la commande de façon à minimiser une variation de l'écart engendrée par une variation de la charge.

Description

PROCEDE D ' ASSERVISSEMENT D ' UNE CARACTERISTIQUE DE FONCTIONNEMENT D ' UN VEHICULE , TELLE QUE LA GARDE AU SOL
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
L'invention concerne notamment des véhicules à lévitation adaptés à se déplacer sans glissement ou roulement sur une surface de contact, tels que des véhicules à coussin d'air ou à lévitation magnétique. Ce genre de véhicule lévite pour des vitesses importantes (typiquement au dessus de 100 km/h) mais dispose en général d'un train d'atterrissage déployable grâce auquel il repose au sol pour des vitesses plus faibles. Dans la phase de lévitation, la garde au sol est entièrement gérée en agissant sur les moyens de lévitation. Mais pendant la phase d'appui au sol, la garde au sol diminue progressivement suite à l'enfoncement des amortisseurs du train d'atterrissage et des pneumatiques de ses roues si elles en sont équipées, au fur et à mesure du relâchement de l'action des moyens de lévitation. La garde au sol dépend alors de la proportion du poids du véhicule qui n'est plus compensée par les moyens de lévitation, mais également de conditions externes, telles que la température ambiante, l'état d'usure des pièces frottantes dans l'amortisseur, le conditionnement de celui-ci...
Pour certains véhicules, notamment du type « hyperloop » comportant un train de voitures se déplaçant dans un tunnel sous vide partiel, il importe que cette garde au sol soit maintenue précisément à une hauteur déterminée, afin notamment de minimiser la traînée induite et de garantir la stabilité du véhicule, et, pour des véhicules se déplaçant sur un rail avec des jeux réduits, d'éviter tout contact entre le véhicule et le rail.
A cet effet, il est connu d'équiper le train d'atterrissage de moyens d' actionnement adaptés à faire varier un comportement de celui-ci, par exemple sa longueur à vide, et asservir ces moyens d' actionnement pour maintenir constante la garde au sol du véhicule en appui au sol via le train d'atterrissage. Par exemple, le document FR2912725 préconise la commande en boucle fermée du vérin-amortisseur d'un atterrisseur d'hélicoptère pour asservir la garde au sol à une consigne de garde au sol donnée. Cependant, un tel asservissement, s'il convient pour des aéronefs immobilisés au sol, ne permet pas de garantir le maintien d'une garde au sol précise alors que le véhicule se déplace à des vitesses appréciables, notamment lors de phases de freinage ou d'accélération, compte tenu de la lenteur relative de la réponse des moyens d' actionnement .
OBJET DE L'INVENTION
L'invention vise à proposer un procédé d'asservissement d'une caractéristique de fonctionnement (garde au sol, accélération verticale ...) d'un véhicule roulant sur une surface de contact au moyen d'un train d'atterrissage permettant une réponse rapide aux variations des conditions de fonctionnement affectant le véhicule.
RESUME DE L’INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé d'asservissement d'une caractéristique de fonctionnement (par exemple une garde au sol ou une accélération) d'un véhicule reposant sur une surface de contact au moyen d'au moins un atterrisseur équipé de moyens d' actionnement adaptés à faire varier un comportement de 1' atterrisseur lorsque celui-ci est en contact avec la surface de contact, le procédé réalisant l'asservissement de la caractéristique de fonctionnement du véhicule à une consigne donnée en générant une commande à destination des moyens d' actionnement en fonction d'un écart entre une estimation de la caractéristique de fonctionnement et la consigne. Selon l'invention l'asservissement comporte l'utilisation d'une estimation d'une charge vue par 1' atterrisseur pour générer une modification de la commande de façon à minimiser une variation de l'écart engendrée par une variation de la charge.
Ainsi, le procédé d'asservissement de l'invention fait appel à une estimation de la charge portée par 1' atterrisseur pour détecter une variation de celle-ci et modifier la commande des moyens d' actionnement pour modifier le comportement de l ' atterrisseur afin de minimiser un écart entre l'estimation de la caractéristique de fonctionnement et la consigne, de façon à diminuer l'impact d'une telle variation de charge sur la caractéristique de fonctionnement. En l'absence de modification de la commande selon l'invention, l'écart peut présenter transitoirement des valeurs importantes qui sont préjudiciables au bon fonctionnement du véhicule ou au confort des passagers. L'utilisation d'une estimation de charge, dont les variations signalent immédiatement une modification dans les conditions de fonctionnement de l ' atterrisseur, permet d'adapter très rapidement la commande afin d'éviter des écarts importants entre la caractéristique de fonctionnement du véhicule et la consigne.
On notera que l'estimation peut être notamment issue d'une mesure réalisée par un capteur de charge.
Par exemple, si la charge vue par l ' atterrisseur vient à augmenter brusquement du fait d'une moindre action des moyens de lévitation ou encore d'un freinage ou d'une accélération, la commande des moyens d' actionnement de 1 ' atterrisseur sera très rapidement modifiée pour que les moyens d' actionnement modifient rapidement le comportement de l ' atterrisseur afin de compenser une diminution transitoire prévisible de la garde au sol due à cette brusque augmentation de charge, avant même qu'un écart significatif ne soit constaté entre la garde au sol et la consigne de garde au sol, ce qui diminue le temps de retour de la garde au sol à la consigne de garde au sol. De la sorte, le véhicule ne subira aucune variation préjudiciable de garde au sol due à la lenteur relative des moyens d' actionnement .
Selon un premier mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on modifie la commande en lui ajoutant une commande correctrice déterminée en fonction de l'estimation de la charge vue par 1 ' atterrisseur .
De préférence alors, la commande correctrice est déterminée par un algorithme prédictif mettant en œuvre un modèle de comportement de 1 ' atterrisseur et anticipant la réaction de celui-ci à une variation de la charge vue par l ' atterrisseur .
Selon un deuxième mode particulier de mise en œuvre de l'invention, la commande est déterminée par un contrôleur ayant des caractéristiques dépendant de l'estimation de la charge vue par l ' atterrisseur .
De préférence alors, le contrôleur est du type PID caractérisé par des gains qui sont déterminés en fonction de l'estimation de la charge vue par l ' atterrisseur, par exemple au moyen d'une fonction paramétrique de l'estimation de la charge, ou d'une table de valeurs.
Selon un mode de mise en œuvre préféré, la caractéristique de fonctionnement asservie est une garde au sol du véhicule. De préférence alors, la commande est destinée à un moteur électrique de l ' atterrisseur adapté à faire varier une caractéristique charge/enfoncement de 1 ' atterrisseur .
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit de modes particuliers de mise en œuvre du procédé de l'invention, en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : la figure IA est une vue schématique d'un véhicule prenant ici la forme d'un train de voitures à lévitation magnétique circulant dans un tunnel sous vide partiel à cheval sur un rail central et venant en appui sur une surface de contact au moyen d' atterrisseurs ;
- la figure IB est une vue de face du véhicule de la figure IA ;
la figure 2 est une vue schématique de l'un des atterrisseurs équipant l'une des voitures du véhicule de la figure 1, illustrant les moyens d' actionnement adaptés à modifier la caractéristique charge/enfoncement de
1 ' atterrisseur ;
- la figure 3 est un schéma bloc d'un asservissement de la garde au sol du véhicule de la figure 1 selon un premier mode particulier de mise en œuvre du procédé de l'invention ;
- la figure 4 est un schéma bloc d'un asservissement de la garde au sol du véhicule de la figure 1 selon un deuxième mode particulier de mise en œuvre du procédé de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L' invention est ici décrite en application à un véhicule à lévitation magnétique tel qu' illustré aux figures IA et IB sous la forme d'un train 100 de voitures 101 et 102. Le train 100 circule dans un tunnel 103 partiellement sous vide d'air afin de minimiser la traînée aérodynamique, à cheval sur un rail central 104 capable de générer un champ magnétique adapté à faire léviter le train 100. Les moyens de lévitation magnétique ne sont pas détaillés ici, puisqu'ils ne constituent pas le cœur de l'invention. Pour les faibles vitesses, lorsque la force de lévitation n'est pas assez importante pour sustenter entièrement le train 100, chaque voiture repose sur une surface de contact 200 au moyen d' atterrisseurs 150 formant ensemble un train d'atterrissage du véhicule, chaque atterrisseur étant déployable entre une position escamotée (telle que représentée pour la voiture 101) dans laquelle l' atterrisseur est éloigné de la surface de contact 200, et une position déployée (telle que représentée pour la voiture 102) dans laquelle les atterrisseurs 150 sont en contact avec la surface de contact 200 et capables de transmettre au sol une partie du poids de la voiture qui n'est pas compensée par les efforts de lévitation (ci- après la charge) .
Comme cela est visible à la figure 2, chaque atterrisseur 150 comporte ici un balancier 151 articulé sur la voiture associée et portant à son extrémité libre un essieu 152 recevant une ou des roues 153 à rotation. Chaque roue 153 est équipée d'un frein et d'un pneumatique 154 assurant le roulage sur la surface de contact 200. Un vérin- amortisseur 155 est attelé entre d'une part la voiture et d'autre part le balancier 151. Le vérin-amortisseur 155 comporte un corps 156 articulé à la voiture, et dans lequel un cylindre 158 d'un amortisseur 159 est monté coulissant et peut être déplacé dans le corps 156 par un moteur électrique 160, au moyen ici d'une vis 161 entraînée en rotation par le moteur électrique 160.
Une tige 162 est montée coulissante dans le cylindre 158 de l'amortisseur 159. De façon connue en soi, l'amortisseur 159 est susceptible d'être compressé sous charge pour à la fois assurer une suspension de la voiture et un amortissement de ses mouvements verticaux. L'extrémité de la tige coulissante 162 est directement articulée sur le balancier 151.
Pour une position donnée de l'amortisseur 159 dans le corps 156, l'enfoncement de 1 ' atterrisseur, et donc la garde au sol h (mesurée ici entre la surface de contact 200 et le bas de caisse de la voiture représenté en pointillés) dépend de la charge P transmise au sol par la roue, qui représente la partie du poids de la voiture non compensée par les moyens de lévitation, augmentée ou diminuée des transferts de charges dues notamment aux accélérations ou aux freinages du véhicule. Si le moteur 160 repousse l'amortisseur 159 vers le sol, la longueur à vide du vérin-amortisseur 155 en sera augmentée, ce qui conduira à un enfoncement de 1 ' atterrisseur moins important, et donc une garde au sol plus importante pour une même charge P. Le moteur électrique 160 (ainsi que les moyens de transformation du mouvement rotatoire de l'arbre du moteur en déplacement du cylindre 158 de l'amortisseur 159, comprenant la vis 161) constituent donc des moyens d' actionnement propres à modifier la caractéristique charge/enfoncement de 1 ' atterrisseur, et donc le comportement de l ' atterrisseur quand celui-ci est au contact avec la surface de contact.
Il est à noter que le moteur 160 peut être également utilisé pour rétracter l ' atterrisseur vers la position escamotée, en rétractant totalement l'amortisseur 159 dans le corps 156.
Dans les modes de mise en œuvre détaillés ci-dessous, l'invention vise à mettre en œuvre un asservissement pour, quand l ' atterrisseur est en position déployée et que la voiture est en appui sur la surface de contact via 1' atterrisseur, générer une commande u du moteur électrique 160 de l ' atterrisseur de sorte que la garde au sol h de la voiture reste le plus proche possible d'une consigne de garde au sol hc, l'invention consistant à modifier la commande u du moteur en fonction d'une estimation de la charge P vue par 1 ' atterrisseur .
Selon un premier mode particulier de mise en œuvre de l'invention illustré à la figure 3, on met en œuvre un asservissement à boucle de rétroaction 300 dans lequel une commande u à destination du moteur 160 est élaborée par un contrôleur 301 de type PID à partir d'un écart e entre la consigne de garde au sol hc et une estimation hest de la garde au sol h, obtenue à l'aide d'un estimateur 302. L'estimateur 302 estime la garde au sol en exploitant des données telles que l'enfoncement de l'amortisseur, ou en mettant en œuvre un capteur pour mesurer directement la garde au sol. Avant que la commande u ne soit fournie au moteur 160 pour ajuster la position de l'amortisseur 159 dans le corps 156, on modifie la commande u selon l'invention en y ajoutant une commande correctrice uCOrr qui est élaborée à l'aide d'un correcteur 303 (mettant en œuvre une fonction de transfert) qui reçoit en entrée une estimation Pest de la charge P vue par 1 ' atterrisseur, obtenue à l'aide d'un estimateur 304. L'estimateur 304 estime la charge au sol en exploitant des données telles que la pression interne de l'amortisseur 159, ou en mesurant un effort ou une contrainte vue par 1 ' atterrisseur 150 à l'aide par exemple d'un capteur d'effort ou de jauges de contrainte. La commande correctrice uCOrr permet de modifier la commande u en anticipant une augmentation prévisible de l'écart e due à une variation brusque de charge P. Ainsi, la commande u peut être amendée rapidement pour pallier une certaine lenteur de réaction de l ' atterrisseur à cette variation brusque de charge P, de sorte à minimiser les variations de l'écart e, et donc minimiser les variations de garde au sol.
La commande correctrice est de préférence déterminée par le correcteur 303 au moyen d'un algorithme prédictif mettant en œuvre un modèle de comportement de 1 ' atterrisseur et anticipant la réaction de celui-ci à une variation de la charge P.
Selon un deuxième mode de mise en œuvre du procédé de l'invention illustré à la figure 4, et sur laquelle les éléments communs au mode de mise en œuvre précédent ont une référence augmentée d'une centaine, l'asservissement 400 est toujours du type à boucle de rétroaction et met également en œuvre un contrôleur PID 401 pour élaborer une commande u à partir d'un écart e entre une consigne de garde au sol hc et une estimation de la garde au sol hest · A la différence du premier mode de mise en œuvre, l'estimation Pest de la charge P vue par 1 ' atterrisseur est maintenant utilisée non pas pour élaborer une commande correctrice, mais pour modifier les gains kp, ki, ko utilisés par le correcteur PID 401 (respectivement les gains des composantes proportionnelle, intégrale et différentielle du PID) . A cet effet, on met en œuvre un adaptateur 403 qui, à partir de l'estimation de charge Pest, adapte les gains kp, ki, kp pour modifier la commande u selon l'invention dans le sens d'une minimisation des variations de l'écart e, et donc minimiser les variations de garde au sol.
Les gains kp, ki, kp sont de préférence calculés en temps réel à partir de l'estimation de charge Pest, par utilisation de fonctions paramétriques, ou encore de tables de valeurs, ou encore en mettant en œuvre un contrôle à modes glissants.
L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit mais englobe plus généralement toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
En particulier, bien que l'invention ait été décrite en application à un véhicule à lévitation magnétique se déplaçant dans un tunnel sous vide partiel, l'invention s'applique à d'autres types de véhicules, notamment des véhicules à coussin d'air, ou encore des hélicoptères ou gyravions pour lesquels le ou les rotors peuvent compenser une partie du poids de l'appareil alors que celui-ci repose au sol par son train d'atterrissage.
Bien que les moyens d' actionnement permettant de modifier la caractéristique charge/enfoncement de l' atterrisseur prennent ici la forme d'un moteur électrique capable de modifier la longueur à vide d'un vérin amortisseur, les moyens d' actionnement pourront prendre d'autres formes, comme par exemple des moyens de gonflage de l'amortisseur adaptés à faire varier la pression de gonflage de l'amortisseur, des moyens de transfert de fluide adaptés à faire admettre ou au contraire purger du fluide hydraulique dans l'amortisseur, ou tout autre moyen capable de modifier la caractéristique charge/enfoncement de l ' atterrisseur, et plus généralement le comportement de l ' atterrisseur quand il est en contact avec le sol. Bien qu' ici le contrôleur illustré dans les deux modes de mise en œuvre de l'invention soit un PID, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de ce type de contrôleur, et on pourra utiliser tout autre type de contrôleur, par exemple un contrôleur de type bang-bang
Hoo
ou encore un contrôleur
Bien que les procédés détaillés ici asservissent la garde au sol à une consigne de garde au sol, on pourra mettre en œuvre le procédé de l'invention pour asservir d'autres caractéristiques de fonctionnement du véhicule, telles que son accélération.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'asservissement d'une caractéristique de fonctionnement (par exemple une garde au sol ou une accélération) d'un véhicule (100) reposant sur une surface de contact (200) au moyen d'au moins un atterrisseur (150) comportant des moyens d' actionnement (160) adaptés à faire varier un comportement de 1' atterrisseur lorsque celui-ci est en contact avec la surface de contact, le procédé réalisant l'asservissement de la caractéristique de fonctionnement du véhicule (h) à une consigne donnée (hc) en générant une commande (u) à destination des moyens d' actionnement en fonction d'un écart (e) entre la caractéristique de fonctionnement et la consigne, caractérisé en ce que l'asservissement comporte l'utilisation d'une estimation (Pest) d'une charge (P) vue par 1 ' atterrisseur pour générer une modification de la commande (u) de façon à minimiser une variation de l'écart (e) engendrée par une variation de la charge.
2. Procédé d'asservissement selon la revendication 1, dans lequel on modifie la commande (u) en lui ajoutant une commande correctrice (uCOrr) déterminée en fonction de l'estimation (Pest) de la charge vue par l ' atterrisseur
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel La commande correctrice (uCOrr) est déterminée par un algorithme prédictif mettant en œuvre un modèle de comportement de 1 ' atterrisseur (150) et anticipant la réaction de celui-ci à une variation de la charge (P) vue par l ' atterrisseur .
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la commande (u) est déterminée par un contrôleur (401) ayant des caractéristiques dépendant de l'estimation (Pest) de la charge vue par l ' atterrisseur .
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le contrôleur est du type PID caractérisé par des gains (kP,ki,kD) qui sont déterminés en fonction de l'estimation (Pest) de la charge (P) vue par l ' atterrisseur .
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les gains ( kP, kx, kD ) sont déterminés au moyen d'une fonction paramétrique de l'estimation (Pest) de la charge, ou d'une table de valeurs.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la caractéristique de fonctionnement asservie est une garde au sol (h) du véhicule.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la commande (u) est destinée à un moteur électrique (160) de
1 ' atterrisseur adapté à faire varier une caractéristique charge/enfoncement de l ' atterrisseur susceptible de modifier le comportement de l ' atterrisseur .
9. Procédé selon la revendication 8, appliqué à un véhicule dont l ' atterrisseur comporte un vérin- amortisseur dont le moteur (160) permet de faire varier une longueur à vide.
10. Véhicule à lévitation magnétique comprenant un atterrisseur associé à des moyens d' actionnement agencés pour mettre en œuvre un procédé d'asservissement selon l'une des revendications 1 à 9.
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