FR2748585A1 - Control of motor vehicle automatic transmission gear selection with fuzzy logic controller - Google Patents

Control of motor vehicle automatic transmission gear selection with fuzzy logic controller Download PDF

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Abstract

The fuzzy logic control process for the automatic transmission on the motor vehicle involves measuring a number of parameters relative to the dynamics of the vehicle, and applies a fuzzification operation to these parameter values to determine the degree of membership to important fuzzy sets. The degree of membership is processed under a set of fuzzy rules to determine whether a change in gear ratio is necessary and whether it should be up or down. These decisions are analysed in relation to the dynamic parameters to determine selection signals. The fuzzy rules are weighted to suit the preferred driving style, the environment and the instantaneous state of the vehicle.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pilotage d'une boîte de vitesses automatique, notamment de véhicule automobile. The present invention relates to a method and a device for controlling an automatic gearbox, in particular of a motor vehicle.

Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif de pilotage d'une boite de vitesses à l'aide d'un calculateur de boîte de vitesses à logique floue. More particularly, the present invention relates to a method and a device for controlling a gearbox using a fuzzy logic gearbox computer.

On connaît déjà dans l'état de la technique, un certain nombre de dispositifs de ce type, dans lesquels le calculateur à logique floue détermine une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses par comparaison de données à des seuils ou à des courbes de passage de rapport. A number of devices of this type are already known in the state of the art, in which the fuzzy logic computer determines a corresponding control command of the gearbox by comparing data with thresholds or curves of shift.

On conçoit cependant que cette structure déterministe présente un certain nombre d'inconvénients, notamment au niveau de ses capacités d'adaptation au type de conduite souhaitée par l'utilisateur. It is understood, however, that this deterministic structure has a number of drawbacks, in particular in terms of its ability to adapt to the type of driving desired by the user.

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. The object of the invention is therefore to solve these problems.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de pilotage d'une boîte de vitesses automatique, notamment de véhicule automobile, à l'aide d'un calculateur de boîte de vitesses à logique floue, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes
a) on relève un certain nombre de paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule,
b) on applique une opération de fuzzification aux paramètres pour obtenir des degrés d'appartenance de ceux-ci à des ensembles flous d'influence,
c) on traite ces degrés d'appartenance à l'aide de règles floues de raisonnement pour déterminer des ordres de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boite de vitesses, pour un ou plusieurs paramètres associés,
d) on combine les ordres relatifs aux paramètres, et
e) on analyse le résultat des combinaisons d'ordres pour en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses automatique.To this end, the subject of the invention is a method for controlling an automatic gearbox, in particular of a motor vehicle, using a fuzzy gearbox calculator, characterized in that it comprises the next steps
a) there are a certain number of parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle,
b) a fuzzification operation is applied to the parameters in order to obtain degrees of belonging of these to fuzzy sets of influence,
c) these degrees of belonging are treated using fuzzy reasoning rules to determine orders for raising, lowering or stabilizing the gearbox ratio, for one or more associated parameters,
d) the orders relating to the parameters are combined, and
e) the result of the combinations of orders is analyzed to derive a corresponding control command from the automatic gearbox.

Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. According to another aspect, the invention also relates to a device for the implementation of such a method.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un exemple de réalisation d'un dispositif de pilotage selon l'invention;
- la Fig.2 représente un organigramme illustrant les différentes étapes d'un procédé de pilotage selon l'invention; et
- la Fig.3 représente un schéma synoptique illustrant différents noyaux d'influence pris en compte dans un procédé de pilotage selon l'invention.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig.l shows a block diagram illustrating the structure of an exemplary embodiment of a control device according to the invention;
- Fig.2 shows a flowchart illustrating the different stages of a control method according to the invention; and
- Fig.3 shows a block diagram illustrating different nuclei of influence taken into account in a control method according to the invention.

On reconnaît en effet sur la figure 1, la structure générale d'un dispositif de pilotage d'une boîte de vitesses automatique notamment de véhicule automobile. In fact, in FIG. 1, the general structure of a device for controlling an automatic gearbox, in particular of a motor vehicle, is recognized.

Ce dispositif comporte un faisceau électrique de véhicule désigné par la référence générale 1, sur lequel est connectée une carte de dérivation et d'adaptation désignée par la référence générale 2, raccordée à un calculateur classique de gestion du fonctionnement de la boite de vitesses, désigné par la référence générale 3. This device comprises a vehicle wiring harness designated by the general reference 1, to which is connected a bypass and adaptation card designated by the general reference 2, connected to a conventional computer for managing the operation of the gearbox, designated by the general reference 3.

Ce calculateur de gestion 3 est adapté pour piloter de façon classique les passages de rapport de la boîte en gérant par exemple les électrovannes de cette boite de vitesses, etc...  This management computer 3 is adapted to conventionally control the gearbox gearshifts by managing, for example, the solenoid valves of this gearbox, etc.

Par ailleurs, un calculateur de boîte de vitesses å logique floue, désigné par la référence générale 4 sur cette figure, est également relié à cette carte de dérivation et d'adaptation 2 et donc au faisceau 1 à travers celle-ci. Furthermore, a fuzzy logic gearbox computer, designated by the general reference 4 in this figure, is also connected to this bypass and adaptation card 2 and therefore to the harness 1 through it.

Ce calculateur obtient alors les différentes informations relatives notamment au fonctionnement du véhicule à partir du faisceau 1 à travers cette carte de dérivation et d'adaptation, ce faisceau lui permettant également d'envoyer une information relative au rapport de boîte à engager au calculateur de gestion du fonctionnement de la boîte de vitesses, désigné par la référence générale 3. This computer then obtains the various information relating in particular to the operation of the vehicle from the harness 1 through this bypass and adaptation card, this harness also enabling it to send information relating to the gearbox report to be engaged to the management computer. the operation of the gearbox, designated by the general reference 3.

Ce calculateur à logique floue 4 est également relié à des moyens de visualisation 5 qui indiquent au conducteur du véhicule, le rapport engagé. This fuzzy logic computer 4 is also connected to display means 5 which indicate to the driver of the vehicle, the gear engaged.

Dans le calculateur à logique floue de pilotage de la boite de vitesses, sont chargés différents programmes permettant de réaliser un certain nombre de fonctions qui sont illustrées sur la figure 2. In the fuzzy logic calculator for controlling the gearbox, various programs are loaded making it possible to perform a certain number of functions which are illustrated in FIG. 2.

Ces différentes fonctions concernent dans un premier temps, une étape de relevé d'un certain nombre de paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule et disponibles sur le faisceau 1. These various functions initially concern a step of reading a certain number of parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle and available on the beam 1.

Cette étape est désignée par la référence générale 10 sur la figure 2. Ces paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule seront décrits plus en détail par la suite. This step is designated by the general reference 10 in FIG. 2. These parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle will be described in more detail below.

Après cette étape de relevé d'un certain nombre de paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule, on applique à ceux-ci une opération de fuzzification de type classique pour obtenir des degrés d'appartenance de ceux-ci à des ensembles flous d'influence. After this step of recording a certain number of parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle, a fuzzification operation of the conventional type is applied to these in order to obtain degrees of belonging of these to fuzzy sets of influence. .

Cette étape est désignée par la référence générale 11 sur la figure 2. Cette étape de fuzzification est bien connue dans l'état de la technique, de sorte que l'on ne la décrira pas plus en détail par la suite. This step is designated by the general reference 11 in FIG. 2. This fuzzification step is well known in the state of the art, so that it will not be described in more detail later.

Après cette opération de fuzzification des paramètres, on traite de façon classique les degrés d'appartenance correspondants à l'aide de règles floues de raisonnement pour déterminer des ordres de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boîte de vitesses, pour un ou plusieurs paramètres associés. After this operation of fuzzification of the parameters, the corresponding degrees of membership are treated in a conventional manner using fuzzy rules of reasoning to determine orders of ascent, descent or stabilization of the gearbox ratio, for one or more associated parameters.

Cette étape de traitement est désignée par la référence générale 12 sur la figure 2. This processing step is designated by the general reference 12 in FIG. 2.

Après cette étape de traitement, il est prévu une étape de combinaison des ordres relatifs aux paramètres, cette étape de combinaison étant désignée par la référence générale 13 sur la figure 2. After this processing step, a step for combining the orders relating to the parameters is provided, this combining step being designated by the general reference 13 in FIG. 2.

Enfin, une étape d'analyse 14 du résultat de ces combinaisons d'ordres est également prévue pour en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses automatique, cette commande étant ensuite transmise au calculateur de gestion 3 comme cela a été indiqué précédemment. Finally, a step of analysis 14 of the result of these combinations of orders is also provided in order to derive therefrom a control command corresponding to the automatic gearbox, this command then being transmitted to the management computer 3 as indicated above. .

On notera également que l'opération de fuzzification à l'étape 11, des paramètres relevés, peut être associée à une première opération d'interprétation de données, permettant de prendre en compte une volonté quelconque du conducteur du véhicule, et/ou l'environnement du véhicule et/ou l'état instantané du véhicule, comme cela est illustré sur la figure 3 et décrit plus en détail par la suite. It will also be noted that the fuzzification operation in step 11, of the parameters noted, can be associated with a first data interpretation operation, making it possible to take into account any will of the driver of the vehicle, and / or the environment of the vehicle and / or the instantaneous state of the vehicle, as illustrated in FIG. 3 and described in more detail below.

De plus, il est également possible d'affecter de façon classique des poids aux ordres déterminés à l'étape 12 décrite précédemment, d'application des règles floues de raisonnement, pour affiner l'analyse de la situation. In addition, it is also possible to assign weights in a conventional manner to the orders determined in step 12 described above, applying fuzzy reasoning rules, to refine the analysis of the situation.

L'étape 13 de combinaison peut être une étape classique d'aggrégation de ceux-ci ou une étape classique d'addition de ceux-ci.  The step 13 of combination can be a conventional step of aggregation of these or a conventional step of addition of these.

Par ailleurs, l'étape 14 d'analyse du résultat des combinaisons peut être une étape classique de détermination du centre de gravité des combinaisons pour en tirer un ordre de montée/descente ou stabilisation du rapport de la boite de vitesses ou une étape classique de détermination du maximum des combinaisons pour en tirer cet ordre de montée/descente ou stabilisation du rapport de la boîte de vitesses. Furthermore, step 14 of analyzing the result of the combinations may be a conventional step of determining the center of gravity of the combinations in order to derive an ascent / descent order or stabilization of the gearbox ratio or a conventional step of determination of the maximum of combinations to derive this ascent / descent order or stabilization of the gearbox ratio.

Cette étape d'analyse 14 peut également comporter en outre, une étape de comparaison de l'ordre représentatif à des valeurs de seuil pour en tirer la commande de la boîte de vitesses. This analysis step 14 can also further include a step of comparing the representative order with threshold values in order to derive control therefrom of the gearbox.

Bien entendu, ces valeurs de seuil peuvent être fixes ou variables. Of course, these threshold values can be fixed or variable.

Ces différentes étapes sont mises en oeuvre de façon classique par le calculateur à logique floue 4 selon des procédures d'analyse floues classiques pour en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses automatique. These different steps are implemented in a conventional manner by the fuzzy logic computer 4 according to conventional fuzzy analysis procedures in order to derive a corresponding control command from the automatic gearbox.

Le fonctionnement de ce type de calculateur étant bien connu dans l'état de la technique, on ne le décrira pas dans le détail par la suite. The operation of this type of computer being well known in the state of the art, it will not be described in detail below.

On notera simplement que les paramètres relevés comprennent au moins le régime et la charge du moteur et le rapport de boîte engagé. It will simply be noted that the parameters recorded include at least the speed and the load of the engine and the gearbox engaged.

Ces différentes informations sont déjà relevées dans les systèmes classiques de gestion des boîtes de vitesses de véhicules automobiles et sont donc disponibles sur le faisceau 1 du véhicule. These various pieces of information are already noted in conventional systems for managing the gearboxes of motor vehicles and are therefore available on harness 1 of the vehicle.

On conçoit alors que le système renvoie après calcul, un ordre par exemple -1, O ou +1, respectivement représentant un ordre de descente, stabilisation ou montée du rapport, qui va déterminer le rapport visé, celui-ci étant transmis au calculateur 3 de gestion de la boîte de vitesses automatique pour amener celle-ci sur le rapport souhaité. It is therefore conceivable that the system returns after calculation, an order for example -1, O or +1, respectively representing an order of descent, stabilization or ascent of the ratio, which will determine the target ratio, this being transmitted to the computer 3 management of the automatic gearbox to bring it to the desired gear.

Pour chaque paramètre, il est possible de définir des sous-ensembles flous, qui concernant par exemple le régime du moteur, peuvent être des sous-ensembles dits de régime "faible", "moyen", "fort" ou "très fort" en fonction de celui-ci. For each parameter, it is possible to define fuzzy sub-assemblies, which concerning for example the engine speed, can be so-called "low", "medium", "strong" or "very strong" subsets in function of it.

Une telle analyse peut également être conduite pour le couple qui peut etre défini en sous-ensembles de couple "faible" ou "fort".  Such an analysis can also be carried out for the torque which can be defined in “weak” or “strong” torque subsets.

D'autres analyses similaires peuvent être conduites pour d'autres paramètres éventuellement pris en compte. Other similar analyzes can be carried out for other parameters possibly taken into account.

En fonction de l'analyse de ces sous-ensembles, il est possible d'en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte. Depending on the analysis of these sub-assemblies, it is possible to obtain a corresponding control command from the box.

Ceci est réalisé à l'aide d'un programme approprié du type par exemple "FUZZYTECH" qui détermine une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses avec un certain degré de vérité. This is done using an appropriate program such as "FUZZYTECH" which determines a corresponding control command of the gearbox with a certain degree of truth.

Ceci tient bien entendu compte du rapport engagé de la boite. This of course takes into account the gearbox's committed report.

On conçoit alors que l'état instantané du véhicule pris en compte, peut être matérialisé par le régime de fonctionnement de celui-ci, le couple fourni et le rapport de la boîte de vitesses engagé. It is therefore understandable that the instantaneous state of the vehicle taken into account can be materialized by the operating regime thereof, the torque supplied and the gearbox ratio engaged.

La volonté du conducteur peut quant à elle être déterminée à partir d'une volonté d'accélération ou d'une volonté de décélération de celui-ci. The driver's will can be determined from a desire to accelerate or a desire to decelerate it.

Ces volontés sont en fait les voeux de sensation que désire le conducteur. De telles volontés peuvent etre déterminées à partir d'un capteur d'accélération du véhicule et d'un capteur de vitesse de déplacement et/ou de position du papillon des gaz.  These wishes are in fact the wishes of sensation desired by the driver. Such wishes can be determined from a vehicle acceleration sensor and a displacement speed and / or throttle position sensor.

L'environnement du véhicule peut quant à lui prendre compte des conditions de déplacement en pente, en côte ou en virage du véhicule. C'est ainsi par exemple qu'en cas de détection d'une pente significative, il peut être intéressant de forcer la boîte de vitesses à rétrograder. The environment of the vehicle can take into account the conditions of movement on slopes, hills or turns of the vehicle. For example, if a significant slope is detected, it may be advantageous to force the gearbox to downshift.

En cas de détection d'une côte significative, il peut être intéressant d'empêcher le passage sur un rapport supérieur de la boîte de vitesses. If a significant gradient is detected, it may be useful to prevent the gearbox from shifting to a higher gear.

Enfin, dans le cas d'un virage, il peut être intéressant de chercher à limiter les passages montants et à rétrograder un peu plus tôt sur le rapport inférieur de la boite. Finally, in the case of a turn, it may be interesting to try to limit the uplift and downshift a little earlier on the lower gear of the gearbox.

On conçoit alors qu'un tel procédé et un tel dispositif permettent de prendre en compte un certain nombre de paramètres qu'il n'était pas possible de prendre en compte dans l'état de la technique, afin d'améliorer la qualité des changements de rapport de la boîte de vitesses et d'adapter ceux-ci au mieux aux souhaits de l'utilisateur, aux conditionnements de fonctionnement du véhicule et à l'environnement rencontré par celui-ci.  It is therefore understandable that such a method and such a device make it possible to take into account a certain number of parameters which it was not possible to take into account in the prior art, in order to improve the quality of the changes gearbox report and adapt these as best as possible to the wishes of the user, the operating conditions of the vehicle and the environment encountered by it.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Procédé de pilotage d'une boîte de vitesses automatique, notamment de véhicule automobile, à l'aide d'un calculateur de boîte de vitesses à logique floue (4), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes 1. Method for controlling an automatic gearbox, in particular a motor vehicle, using a fuzzy gearbox calculator (4), characterized in that it comprises the following steps a) on relève (en 10) un certain nombre de paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule, a) a certain number of parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle are noted (at 10), b) on applique (en 11) une opération de fuzzification aux paramètres pour obtenir des degrés d'appartenance de ceux-ci à des ensembles flous d'influence, b) a fuzzification operation is applied (in 11) to the parameters in order to obtain degrees of belonging of these to fuzzy sets of influence, c) on traite (en 12) ces degrés d'appartenance à l'aide de règles floues de raisonnement pour déterminer des ordres de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boite de vitesses, pour un ou plusieurs paramètres associés, c) these degrees of belonging are treated (in 12) using fuzzy rules of reasoning to determine orders for raising, lowering or stabilizing the gearbox ratio, for one or more associated parameters, d) on combine (en 13) les ordres relatifs aux paramètres, et d) the orders relating to the parameters are combined (in 13), and e) on analyse (en 14) le résultat de ces combinaisons d'ordres pour en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses automatique. e) the result of these combinations of orders is analyzed (in 14) in order to derive therefrom a corresponding control command of the automatic gearbox. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on associe à l'opération de fuzzification de l'tape b), une première opération d'interprétation des données, permettant de prendre en compte une volonté quelconque du conducteur du véhicule et/ou l'environnement du véhicule et/ou l'état instantané du véhicule. 2. Method according to claim 1, characterized in that one associates with the fuzzification operation of step b), a first operation of interpretation of the data, making it possible to take into account any will of the driver of the vehicle and / or the vehicle environment and / or the instantaneous condition of the vehicle. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on affecte des poids aux ordres déterminés à l'étape c) d'application des règles floues de raisonnement. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that weights are assigned to the orders determined in step c) of application of the fuzzy rules of reasoning. 4. Procédé selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape d) de combinaison des ordres est une étape d'agrégation de ceux-ci. 4. Method according to claim 1,2 or 3, characterized in that step d) of combining the orders is a step of aggregating them. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape d) de combinaison des ordres est une étape d'addition de ceuxci. 5. Method according to any one of claims 1,2 or 3, characterized in that step d) of combining the orders is a step of adding these. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape e) d'analyse comporte une étape de détermination du centre de gravité des combinaisons pour en tirer un ordre de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boîte de vitesses. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that step e) of analysis comprises a step of determining the center of gravity of the combinations in order to derive therefrom an order of ascent, descent or stabilization of the ratio of the gearbox. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape e) d'analyse comporte une étape de détermination du maximum des combinaisons pour en tirer un ordre de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boîte de vitesses. 7. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that step e) of analysis comprises a step of determining the maximum of the combinations in order to derive an order of ascent, descent or stabilization of the ratio of the gearbox. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'étape e) d'analyse comporte en outre une étape de comparaison de l'ordre représentatif à des valeurs de seuil pour en tirer la commande de la boîte de vitesses. 8. Method according to claim 6 or 7, characterized in that step e) of analysis further comprises a step of comparing the representative order with threshold values in order to derive control therefrom of the gearbox. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les valeurs de seuil sont fixes. 9. Method according to claim 8, characterized in that the threshold values are fixed. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les valeurs de seuil sont variables. 10. Method according to claim 8, characterized in that the threshold values are variable. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les paramètres relevés comprennent au moins le régime et la charge du moteur et le rapport de boîte engagé. 11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the parameters recorded include at least the engine speed and load and the gearbox engaged. 12. Dispositif de pilotage d'une boîte de vitesses automatique, notamment de véhicule automobile, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à l'aide d'un calculateur de boîte de vitesses à logique floue (4), caractérisé en ce qu'il comporte 12. Device for controlling an automatic gearbox, in particular of a motor vehicle, for implementing a method according to any one of the preceding claims, using a logic gearbox calculator fuzzy (4), characterized in that it comprises 1) des moyens (1) de relevé d'un certain nombre de paramètres relatifs au comportement dynamique du véhicule,  1) means (1) for reading a certain number of parameters relating to the dynamic behavior of the vehicle, 2) des moyens (4) d'application d'une opération de fuzzification aux paramètres pour obtenir des degrés d'appartenance de ceux-ci à des ensembles flous d'influence, 2) means (4) of applying a fuzzification operation to the parameters in order to obtain degrees of belonging of these to fuzzy sets of influence, 3) des moyens (4) de traitement de ces degrés d'appartenance à l'aide de règles floues de raisonnement pour déterminer des ordres de montée, descente ou stabilisation du rapport de la boîte de vitesses, pour un ou plusieurs paramètres associés, 3) means (4) for processing these degrees of belonging using fuzzy reasoning rules to determine orders for raising, lowering or stabilizing the gearbox ratio, for one or more associated parameters, 4) des moyens (4) de combinaison des ordres relatifs aux paramètres, et 4) means (4) for combining the orders relating to the parameters, and 5) des moyens (4) d'analyse du résultat de ces combinaisons d'ordres pour en tirer une commande de pilotage correspondante de la boîte de vitesses automatique.  5) means (4) for analyzing the result of these combinations of orders in order to derive a corresponding control command from the automatic gearbox.
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