EP4713235A1 - Procédé et dispositif de commande d'un premier et d'un second actionneur d'un véhicule automobile par allocation dynamique par bande de fréquence - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un procédé de commande d'un premier actionneur (10) et d'un second actionneur (11) d'un véhicule automobile (1), lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d'une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule. L'invention concerne également un dispositif (100) mettant en œuvre un tel procédé, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant un tel dispositif.

Description

DESCRIPTION TITRE : Procédé et dispositif de commande d’un premier et d’un second actionneur d’un véhicule automobile par allocation dynamique par bande de fréquence Domaine technique de l’invention [0001] La présente invention concerne le domaine de la commande des actionneurs des véhicules automobiles. L’invention porte en particulier sur un procédé de commande, par un dispositif informatique embarqué à bord d’un véhicule automobile, d’un premier actionneur et d’un second actionneur du véhicule, lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule. L’invention concerne également un dispositif mettant en œuvre un tel procédé. L’invention s’applique aux véhicules automobiles tels que les véhicules terrestres à moteur, notamment les voitures. État de la technique antérieure [0002] On sait que, dans les véhicules automobiles modernes, il y a désormais un découplage entre le conducteur et les différents actionneurs des véhicules dans le sens où les liaisons mécaniques traditionnelles entre les organes de contrôle du guidage des véhicules et les actionneurs ont été remplacées par des dispositifs électroniques et/ou informatiques et des réseaux de transmission de signaux et/ou de données embarqués qui assurent l’acheminement de commandes aux actionneurs déterminées en fonction des actions qui sont effectuées sur les organes de contrôle du guidage des véhicules. On sait aussi que ces certaines actions réalisées par un conducteur sur certains organes de contrôle du guidage des véhicules, notamment le volant, impliquent dans certains cas la mise à contribution simultanée de plusieurs actionneurs. En effet, faire travailler plusieurs actionneurs ensemble pour réaliser une action permet d'atteindre une meilleure efficacité et une sécurité accrue. Par exemple la combinaison du freinage différentiel et le braquage des roues avant ou arrière permet une meilleure efficacité pour la réalisation de manœuvres d’évitement d'obstacles. Cependant, plus le nombre d’actionneurs mis à contribution est important, plus la répartition des commandes entre les différents actionneurs devient complexe et coûteuse sur le plan des besoins en ressources de calcul. Résumé de l’invention [0003] L’invention vise à résoudre cette problématique. En particulier, l’invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif qui permettent de distribuer une commande entre deux actionneurs d’un véhicule d’une manière qui soit plus économe sur le plan des ressources de calcul nécessaires pour cela. Par ce biais, l’invention souhaite permettre la fourniture de véhicules automobiles plus efficients et plus sûrs. [0004] Pour atteindre ces objectifs, l’invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de de commande, par un dispositif informatique embarqué à bord d’un véhicule automobile, d’un premier actionneur et d’un second actionneur du véhicule, lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule, le procédé comprenant les étapes de : i) obtenir des données caractérisant une commande globale générées en fonction de ladite action ; ii) réaliser un traitement des données caractérisant une commande globale afin d’obtenir des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur, ledit traitement étant réalisé au moyen d’un premier filtre passe-bas pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et d’un second filtre passe-haut pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur ; et iii) provoquer le fonctionnement du premier actionneur en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et le fonctionnement du second actionneur en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur. [0005] Selon une variante, le premier filtre et le second filtre peuvent avoir la même fréquence de coupure. [0006] Selon une autre variante, la fréquence de coupure peut être déterminée sur la base d’une modélisation du fonctionnement du premier actionneur préalablement établie par apprentissage supervisé. [0007] Selon encore une autre variante, ladite modélisation peut être établie en utilisant un modèle linéaire invariant du premier ordre. [0008] Selon encore une autre variante, ladite modélisation peut être établie en discrétisant ledit modèle. [0009] Selon encore une autre variante, ladite modélisation peut être établie en minimisant une fonction de coût afin d’obtenir au moins une valeur du gain et au moins une valeur d’une constante de temps de réponse du premier actionneur. [0010] Selon encore une autre variante, le premier actionneur peut contrôler l’angle de braquage de chacune des roues avant et arrière du véhicule tandis que le second actionneur peut contrôler le déplacement de chacun des étriers de frein du véhicule. [0011] Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un dispositif de commande d’un premier actionneur et d’un second actionneur d’un véhicule automobile, lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule, le dispositif comprenant au moins une unité de traitement d’informations, comprenant au moins un processeur, et un support de stockage de données configurés pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit ci-dessus. [0012] Selon un troisième aspect, l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé tel que décrit ci-dessus lorsque ledit programme est exécuté par au moins un processeur. [0013] Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un véhicule automobile qui embarque un dispositif tel que décrit ci-dessus. Brève description des figures [0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : [0015] [Fig. 1] est une illustration schématique d’un véhicule automobile selon l’invention ; [0016] [Fig. 2] est un diagramme fonctionnel d’un dispositif selon l’invention ; [0017] [Fig. 3] est un organigramme des étapes d’un procédé selon l’invention ; [0018] [Fig. 4] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0019] [Fig. 5] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0020] [Fig. 6] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0021] [Fig. 7] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0022] [Fig. 8] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0023] [Fig. 9] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0024] [Fig. 10] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; [0025] [Fig. 11] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention ; et [0026] [Fig. 12] illustre la mise en œuvre d’au moins une étape du procédé selon l’invention. Description détaillée de l’invention [0027] La figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile 1 selon l’invention. Celui-ci comprend un premier actionneur 10 et une second actionneur 11 qui, en fonction d’une action effectuée par le conducteur du véhicule sur un organe de contrôle du guidage du véhicule, par exemple son volant, influent conjointement sur au moins un paramètre de la dynamique du véhicule, par exemple sa vitesse de lacet lorsque le premier actionneur contrôle l’angle de braquage de chacune des roues avant et arrière du véhicule tandis que le second actionneur contrôle le déplacement de chacun des étriers de frein du véhicule. De manière avantageuse, le véhicule 1 selon l’invention comprend également un dispositif 100 de commande d’un premier actionneur et d’un second actionneur d’un véhicule automobile au sens de la présente invention, tel que décrit ci-dessous, qui met en œuvre un procédé de commande d’un premier actionneur et d’un second actionneur d’un véhicule automobile au sens de la présente invention, tel que décrit plus bas. [0028] Lors de la mise en œuvre du procédé, le dispositif 100 selon l’invention obtient de manière conventionnelle une commande globale à réaliser au moyen des deux actionneurs 10, 11 du véhicule 1, commande globale qui est classiquement déterminée par un appareillage de fourniture de commandes 12 qui établit de manière conventionnelle des commandes, préférentiellement sous forme de signaux, en fonction des actions effectuées par le conducteur sur les organes de guidage du véhicule 1. De manière avantageuse, le dispositif 100 selon l’invention procède alors en distribuant la commande globale entre le premier et le second actionneur en réalisant un filtrage par bande de fréquence de la commande globale. C’est ainsi que le dispositif 100 selon l’invention permet avantageusement la distribution d’une commande globale entre les actionneurs 10, 11 du véhicule 1 en minimisant les besoins en ressources de calcul nécessaires pour cela. [0029] Le dispositif 100 de commande d’un premier actionneur et d’un second actionneur d’un véhicule automobile selon l’invention est illustré sur la figure 2. Il s’agit fondamentalement d’un appareil informatique qui comprend au moins une unité de traitement d’informations 101, comportant un ou plusieurs processeurs, un support de stockage de données 102, sur lequel est notamment enregistré un programme qui comprend des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’invention décrit plus loin, et une interface d’entrée et sortie 103 permettant la réception et l’émission de signaux et/ou de données. En outre, le dispositif 100 selon l’invention comprend avantageusement un premier filtre 104 passe-bas et un second filtre 105 passe-haut, qui, comme on le verra plus bas, partagent une même fréquence de coupure. Préférentiellement, le dispositif 100 selon l’invention est hébergé sur un calculateur indépendant et il interagit par le biais de son interface d’entrée et sortie 103 et au moyen d’un réseau de communication filaire du véhicule (e.g. CAN, Ethernet) – matérialisé sur la figure 1 par les flèches – avec le premier actionneur 10, le second actionneur 11 et l’appareillage de fourniture de commandes 12 du véhicule 1. [0030] Selon l’invention, tous les éléments décrits ci-dessus contribuent pour permettre la mise en œuvre, à bord d’un véhicule automobile, d’un procédé de commande d’un premier actionneur et d’un second actionneur d’un véhicule automobile, lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule. Le procédé selon l’invention est décrit ci-dessous en lien avec les figures 3-12. [0031] La figure 3 illustre au moyen d’un organigramme les étapes du procédé selon l’invention. Selon une première étape 301 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention obtient des données caractérisant une commande globale générées en fonction de l’action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention interagit avec l’appareillage de fourniture de commandes 12, qui génère classiquement de telles données. Pour permettre cela, l’appareillage de fourniture de commandes 12 comporte, par exemple, les mêmes composants qu’une direction assistée électrique, à savoir au moins un capteur capable de mesurer le couple appliqué par le conducteur sur le volant du véhicule 1 et un calculateur qui génère des données caractérisant une commande globale à réaliser par les actionneurs en fonction de la mesure du couple appliqué. [0032] Ensuite, selon une deuxième étape 302 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention réalise un traitement des données caractérisant une commande globale obtenues au cours de l’étape précédente afin d’obtenir des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur 10 et des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur 11. De manière avantageuse, ce traitement est réalisé au moyen du premier filtre 104 pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur 10 et du second filtre 105 pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur 11. Selon l’invention, le premier filtre passe-bas 104 et le second filtre passe-haut 105 ont la même fréquence de coupure, qui est déterminée sur la base d’une modélisation du fonctionnement du premier actionneur préalablement établie par apprentissage supervisé. On va expliquer ci-dessous cet apprentissage en considérant notamment que le premier actionneur contrôle les quatre roues directrices du véhicule 1 selon l’invention. [0033] Au cours de l’apprentissage, on modélise le fonctionnement du premier actionneur 10 à partir de signaux d’entrée et de sortie en procédant de la manière suivante. On utilise un modèle linéaire invariant du premier ordre pour approximer au mieux le fonctionnement du premier actionneur 10. Un tel modèle est illustré sur la figure 4, où Kp est le gain de l’actionneur et ^_^ sa constante de temps de réponse. Ce modèle est transformé sous forme de représentation d’état afin de construire une fonction de coût de la modélisation. Ainsi, en notant u, y et x, respectivement le signal d’entrée, de sortie et la variable d’état du modèle, on a : ^ [0034] ^ = _^ ^^^_^∗^ ^ et y=x [0035] L’équation différentielle résultante est donc : [0036] ^^{^}1 + ^_^^^{^} = ^_^^ ^ ^ [0037] ^ + ^ ^̇ = ^ ^ _{^ ^ ^} , ou ^̇=− ^_^ ^ + ^_^ ^ [0038] A partir de ces équations, on peut obtenir les matrices de la représentation d’état du modèle continu, à savoir : [0041] Les données servant à la modélisation étant composés de données discrètes acquises à une période dt=10ms, il convient ensuite de discrétiser la représentation d’état. On sait que le premier actionneur fonctionne principalement dans les bases et moyennes fréquences. La discrétisation d’Euler du premier ordre est donc appropriée pour transformer le modèle continu de l’actionneur en un modèle discret. Ainsi, en regroupant les paramètres du modèle dans un vecteur ^ = [^_^ ^_^], on obtient la représentation d’état du modèle discret : [0043] avec ^_^(^) = 1 + ^ ∗ ^^ ; ^_^(^) = ^ ∗ ^^ ^^ ^_^ = ^ [0044] Ensuite, on procède en établissant une fonction de coût à minimiser pour obtenir le vecteur paramètre ^ = [^_^ ^_^], à savoir : [0048] La minimisation de la fonction de coût décrite dans les équations ci- dessus avec la méthode pem (Prediction Erreur Method) permet d’obtenir les valeurs numériques du vecteur paramètre θ, qui sont indiquées dans le tableau illustré sur la figure 5. Ainsi, le modèle identifié permet de modéliser le fonctionnement du premier actionneur avec un taux de cohérence de 96%, comme cela apparaît sur la figure 6, dans laquelle le graphique du haut montre la requête angulaire correspondant à l’action effectuée sur l’organe de guidage du véhicule et le graphique du bas montre, en trait plein, le fonctionnement du premier actionneur 10 et, en pointillé, la modélisation du fonctionnement de l’actionneur obtenue comme expliqué ci-dessus. En outre, l’analyse fréquentielle de l’actionneur permet de savoir que le premier actionneur 10 est plus efficace dans les basses fréquences. La bande passante ou la fréquence de coupure à -3dB est de 3.2Hz, comme cela est illustré sur la figure 7. [0049] La bande passante du premier actionneur 10 est ainsi identifié à 3.2 Hz et on tire ensuite profit de cette connaissance pour distribuer la commande globale vers les deux actionneurs. Ainsi, le premier filtre 104 alimentant le premier actionneur 10 est choisi pour laisser passer les composantes basse fréquence de la commande globale, et, comme cela a déjà été mentionné plus haut, il s’agit donc d’un filtre passe-bas ayant pour fréquence de coupure la bande passante du premier actionneur 10. Le reste de la commande globale, c’est-à-dire les composantes de fréquence supérieure à la fréquence de coupure du premier actionneur 10 seront dirigées vers le second actionneur 11. Et pour s’assurer de la transmission intégrale de la commande globale, il convient donc que le second filtre 105 soit un filtre passe-haut qui a pour fréquence de coupure la bande passante du premier actionneur 10. [0050] Ainsi, en désignant ^_^^ la fréquence de coupure du premier filtre 104 et par ^_^^ la fréquence de coupure du second filtre 105, la condition de transmission intégrale de la commande globale vers le premier actionneur 10 et vers le second actionneur 11 est vérifiée pour ^_^^ = ^_^^. Le premier filtre 104 et le second filtre 105 peuvent être réalisés de différentes manières. Le tableau illustré sur la figure 8 présente une manière simple de réalisation. [0051] On notera que la fréquence de coupure ^_^^ est liée à la constante de temps ^_^ du premier actionneur par : ^ [0052] ^_^^ = ^^^_^ [0053] Ainsi, sur la base de cette modélisation on obtient donc les caractéristiques du premier filtre 104 et du second filtre 105, qui sont utilisés pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur 10 et les données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur 11. [0054] Ensuite, selon une troisième étape 303 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention provoque le fonctionnement du premier actionneur 10 en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et le fonctionnement du second actionneur 11 en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur 11. Autrement dit, une partie de la commande globale est allouée à au premier actionneur 10 via le premier filtre 104 et le reste de la commande globale est alloué au second actionneur 11 via le second filtre 105. Cette allocation par bande de fréquence est illustrée sur la figure 9, qui illustre la commande globale sur le graphique du haut, la partie de la commande globale allouée au premier actionneur 10 via le premier filtre 104 sur le graphique du milieu et la partie de la commande globale alloué au second actionneur 11 via le second filtre 105 sur le graphique du bas. [0055] Comme on le comprend, l’exigence ^_^^ = ^_^^ permet une transmission intégrale de la commande globale, comme on le voit sur la figure 10 qui illustre cela avec un taux de cohérence de 100% entre la commande globale, en trait plein, et la somme des allocations en sortie des filtres 104 et 105 en pointillés. [0056] Ainsi, grâce à cette allocation par bande de fréquence, on peut faire faire converger en continu, par exemple, la réponse en vitesse de lacet du véhicule vers la vitesse de lacet référence. C’est ce qu’illustre la figure 11, sur laquelle on voit la référence de la vitesse de lacet en trait plein qui se superpose avec la réponse du véhicule en pointillés: le véhicule suit parfaitement la cible. La figure 12 illustre la consigne de chaque actionneur : l’action du conducteur en termes d’angle volant sur le graphique en haut à gauche, le moment de lacet alloué au premier actionneur 10 converti en angle de braquage du train arrière sur le graphique en haut à droite et le moment de lacet alloué au second actionneur 11 des étriers de frein sur les quatre graphiques de droite. [0057] Contrairement aux dispositifs de commande connus qui procèdent par optimisation en ligne ou qui génèrent les consignes vers les différents actionneurs par un calcul d’optimisation (explicite ou implicite), le dispositif 100 selon l’invention procède à une allocation dynamique par bande de fréquence, ce qui offre l’avantage de réduire les besoins en ressources de calcul car il ne réalise aucun calcul d’optimisation en ligne ni aucune optimisation sous contrainte. En outre, l’allocation dynamique par bande de fréquence réduit la complexité algorithmique en combinant l’allocation de la consigne et la dynamique des actionneurs dans un simple filtre. Elle résout également le problème du choix de coefficient de pondération qui est souvent arbitraire (par exemple 50/50, 10/90…). L’utilisation de la performance de l’actionneur donne un sens physique à l’allocation et un seul paramètre de réglage est nécessaire : la constante de temps du premier actionneur dans le cas de 2 actionneurs (sinon n-1 paramètres pour n actionneurs). [0058] Par conséquent, le procédé et le dispositif selon l’invention décrits ci- dessus apportent une solution pour distribuer une commande entre deux actionneurs d’un véhicule d’une manière qui soit plus économe sur le plan des ressources de calcul nécessaires pour cela. Par ce biais, l’invention permet la fourniture de véhicules automobiles plus efficients et plus sûrs.

Claims

REVENDICATIONS : 1. Procédé de commande, par un dispositif informatique (100) embarqué à bord d’un véhicule automobile (1), d’un premier actionneur (10) et d’un second actionneur (11) du véhicule, lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : i) obtenir des données caractérisant une commande globale générées en fonction de ladite action ; ii) réaliser un traitement des données caractérisant une commande globale afin d’obtenir des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur (10) et des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur (11), ledit traitement étant réalisé au moyen d’un premier filtre (104) passe-bas pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et d’un second filtre (105) passe-haut pour obtenir les données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur ; iii) provoquer le fonctionnement du premier actionneur (10) en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le premier actionneur et le fonctionnement du second actionneur (11) en fonction des données caractérisant une commande à réaliser par le second actionneur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier filtre (104) et le second filtre (105) ont la même fréquence de coupure.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de coupure est déterminée sur la base d’une modélisation du fonctionnement du premier actionneur préalablement établie par apprentissage supervisé.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite modélisation est établie en utilisant un modèle linéaire invariant du premier ordre.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite modélisation est établie en discrétisant ledit modèle.

6. Procédé selon l’une des revendications 3-5, caractérisé en ce que ladite modélisation est établie en minimisant une fonction de coût afin d’obtenir au moins une valeur du gain et au moins une valeur d’une constante de temps de réponse du premier actionneur (10).

7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier actionneur contrôle l’angle de braquage de chacune des roues avant et arrière du véhicule tandis que le second actionneur contrôle le déplacement de chacun des étriers de frein du véhicule.

8. Dispositif (100) de commande d’un premier actionneur (10) et d’un second actionneur (11) d’un véhicule automobile (1), lesdits actionneurs influant sur un paramètre commun de la dynamique du véhicule en fonction d’une action effectuée sur un organe de contrôle du guidage du véhicule, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une unité de traitement d’informations (101), comprenant au moins un processeur, et un support de stockage de données (102) configurés pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.

9. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 lorsque ledit programme est exécuté par au moins un processeur.

10.Véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu’il embarque un dispositif (100) selon la revendication 8.