FR2824787A1 - Automobile automatic air conditioning controller, has a unit which activates or inhibits the integral action of proportional-integral-derivative controller - Google Patents
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Abstract
Description
atteigne ladite vitesse de rotation désirée.reaches said desired speed of rotation.
La présente invention concerne un dispositif de commande d'un The present invention relates to a device for controlling a
climatiseur automatique d'habitacle de véhicule automobile. automatic air conditioner for the passenger compartment of a motor vehicle.
On conna^'t déjà dans i'état de la technique, des dispositifs de commande de climatiseurs automatiques qui utilisent les informations fournies par des capteurs, afin de redéfinir périodiquement les caractéristiques de l'air à indecter dans l'habitacle. Ceci permet d'assurer aux passagers un certain niveau de confort thermique, en fonction des conditions climatiques variables rencontrées dans l'environnement (température extérieure, ensoleillement...) et de grandeurs liées à la marche du véhicule (température du liquide de refroidissement du There are already known in the prior art, automatic air conditioning control devices which use the information provided by sensors, in order to periodically redefine the characteristics of the air to be detected in the passenger compartment. This provides passengers with a certain level of thermal comfort, depending on the variable climatic conditions encountered in the environment (outside temperature, sunshine, etc.) and quantities linked to the running of the vehicle (coolant temperature of the
moteur du véhicule, vitesse du véhicule...). vehicle engine, vehicle speed, etc.).
Afin d'atteindre un niveau de confort thermique souhaité dans l'habitacle, on cherche à faire évoluer et à maintenir une grandeur physique, représentant le confort dans l'habitacle, vers une valeur cible (qui évolue en fonction des paramètres influençant le confort thermique ressenti par les passagers). Cette grandeur est le plus souvent une température d'air, parfois traitée pour prendre en compte les effets de vitesse d'air, de rayonnement des surfaces ou d'humidité. La loi de commande mise en _uvre par le dispositif de commande du climatiseur a pour but d'agir sur les actionneurs de celui-ci afin d'amener et maintenir la grandeur de confort mesurée à la valeur cible, qui peut In order to reach a desired level of thermal comfort in the passenger compartment, it is sought to develop and maintain a physical quantity, representing the comfort in the passenger compartment, towards a target value (which changes as a function of the parameters influencing the thermal comfort felt by passengers). This quantity is most often an air temperature, sometimes treated to take into account the effects of air speed, surface radiation or humidity. The purpose of the control law implemented by the air conditioner control device is to act on the actuators thereof in order to bring and maintain the comfort quantity measured at the target value, which can
être redéfinie à chaque instant.be redefined at all times.
La difficulté consiste à amener précisément la grandeur de confort à la valeur cible, avec une dynamique suffisamment rapide, en évitant toutefois de The difficulty consists in bringing precisely the quantity of comfort to the target value, with a sufficiently rapid dynamic, while avoiding however
dépasser la valeur cible.exceed the target value.
Actuellement, les stratégies de commande sont basées sur l'utilisation Currently, ordering strategies are based on usage
de réqulateurs P.l.D. (Correcteur Proportionnel - Intégral - Dérivé). of P.l.D. (Proportional Corrector - Integral - Derivative).
L'action proportionnelle du régulateur permet d'assurer une bonne dynamique mais elle ne permet pas d'atteindre précisément la valeur cible. Il est toutefois possible de se rapprocher de cette valeur cible en augmentant le poids de l'action intégrale de celui-ci, mais il y a alors un risque de déstabilisation du The proportional action of the regulator ensures good dynamics but it does not allow the target value to be reached precisely. It is however possible to approach this target value by increasing the weight of the integral action thereof, but there is then a risk of destabilization of the
système.system.
L'action intégrale permet d'assurer un ralliement parfait à la valeur ci ble. Ma is il est d ifficile d e trou ver u n n ivea u d ' action intég ra le satisfaisa nt aux The integral action ensures perfect rallying to the target value. But it is difficult to find a level of action integrating the satisfac
différentes conditions d'état du vehicule. different vehicle condition conditions.
Le problème est essentiellement dO à la dynamique de montée en température de la source chaude (température de liquide de refroidissement du moteur dans le cas d'un véhicule automobile). Cette dynamique est variable suivant les situations de vie du véhicule (moteur chaud ou froid). Si le niveau d'action intégrale est choisi afin d'obtenir une commande satisfaisante dans le cas du moteur froid, ce même niveau d'action intégrale crée un dépassement au cas The problem is essentially due to the dynamics of the temperature rise of the hot source (engine coolant temperature in the case of a motor vehicle). These dynamics are variable depending on the life situations of the vehicle (hot or cold engine). If the integral action level is chosen in order to obtain a satisfactory command in the case of the cold engine, this same integral action level creates an overshoot in the case
o le moteur est chaud.o the engine is warm.
Inversement, si l'action intégrale est réglée de façon optimale dans le cas d'un moteur chaud, alors cette action intégrale donne une dynamique de Conversely, if the integral action is optimally adjusted in the case of a hot engine, then this integral action gives a dynamic of
ralliement à la valeur cible très lente, dans le cas o le moteur est froid. rallying to the very slow target value, in the event that the engine is cold.
Il est ainsi difficile de définir une action intégrale adaptée à toutes les It is therefore difficult to define an integral action adapted to all
situations de vie perturbées du véhicule. disturbed life situations of the vehicle.
Les solutions choisies jusqu'à présent pour résoudre ces problèmes, The solutions chosen so far to solve these problems,
sont les suivantes.are the following.
Selon une première solution, on utilise une commande par régulateur P.l.D. avec une action intégrale nulle. On a alors des dynamiques rapides, sans According to a first solution, a control by a P.l.D. regulator is used. with zero integral action. We then have fast dynamics, without
dépassement, mais la valeur cible n'est pas atteinte précisément. exceeded, but the target value is not precisely reached.
Selon une seconde solution, on utilise une commande par régulateur P.l.D. avec une action intégrale non nulle. La valeur de consigne est précisément atteinte mais des dépassements ou des dynamiques lentes apparaissent dans According to a second solution, a control by a P.l.D. regulator is used. with non-zero integral action. The setpoint is precisely reached, but overshoots or slow dynamics appear in
certaines situations de vie du véhicule. certain vehicle life situations.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes et consiste à s'affranchir des défauts cités ci-dessus d'une action intégrale classique, tout en conservant son intérét majeur qui consiste en l'obtention d'une commande précise (la valeur de confort effective dans 1'habitacle est précisément égale à la valeur de The object of the invention is therefore to solve these problems and consists in overcoming the above-mentioned faults from a conventional integral action, while retaining its major interest which consists in obtaining a precise command (the actual comfort value in the passenger compartment is precisely equal to the value of
confort cible).target comfort).
L'objectif est d'obtenir une commande précise, sans dépassement et avec une dynamique satisfaisante dans toutes les situations de vie du véhicule, et indépendamment de l'état thermique de la source chaude (température du liquide The objective is to obtain precise control, without overshoot and with satisfactory dynamics in all life situations of the vehicle, and independently of the thermal state of the hot source (temperature of the liquid
de refroidissement du moteur).engine cooling).
L'invention a donc pour objet un dispositif de commande d'un climatiseur automatique d'habitacle de véhicule automobile, du type comportant des moyens de régulation de la température dans l'habitacle sur une valeur de température de consigne, à l'aide d'un régulateur P.l.D. de pilotage du climatiseur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'inhibition I activation de l'action intégrale du réqulateur P.l.D. en fonction de l'état de saturation ou non de ce régulateur. Suivant d'autres caractéristiques: - le réqulateur est relié en entrce à des moyens d'acquisition de températures relatives à la température de consigne, la température dans l'habitacle du véhicule, la température de liquide de refroidissement du moteur du véhicule, la températu re d 'ambiance de l'environnement extérieu r d u véhicu le. et à des moyens de mesure de taux d'ensoleillement; - le réqulateur est adapté pour piloter en sortie des actionneurs du climatiseur pour permettre de commander le débit et la température d'air puisé dans l'habitacle par le climatiseur; - les moyens d'inKibition / activation sont adaptés pour inhiber l'action intograle du réqulateur tant que la température du liquide de refroidissement du moteur n'a pas atteint une valeur prédéterminée; - les moyens d'inhibition I activation de l'action intégrale sont associés à des moyens à retard de commutation entre leurs états d'inhibition / activation; et The subject of the invention is therefore a device for controlling an automatic air conditioner of the passenger compartment of a motor vehicle, of the type comprising means for regulating the temperature in the passenger compartment on a set temperature value, using '' a PlD regulator for controlling the air conditioner, characterized in that it comprises means of inhibition I activation of the integral action of the P.l.D. depending on the state of saturation or not of this regulator. According to other characteristics: - the controller is connected in entrce to means for acquiring temperatures relating to the set temperature, the temperature in the passenger compartment of the vehicle, the temperature of the coolant of the vehicle engine, the temperature re ambience of the external environment of the vehicle. and means for measuring the amount of sunshine; - The regulator is adapted to control the output of the air conditioner actuators to enable the flow and temperature of air drawn from the passenger compartment by the air conditioner to be controlled; - The inKibition / activation means are adapted to inhibit the internal action of the controller as long as the temperature of the engine coolant has not reached a predetermined value; the means of inhibition I activation of the integral action are associated with means with switching delay between their states of inhibition / activation; and
- les moyens à retard sont formés par des moyens à hystérésis. - the delay means are formed by hysteresis means.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va The invention will be better understood on reading the description which will
suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente des courbes de réqulation obtenues par différents types de dispositifs de commande de climatiseur, et - la figure 2 représente un schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande d'un climatiseur automatique d'habitacle to follow, given only by way of example and made with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 represents equation curves obtained by different types of air conditioner control devices, and - Figure 2 represents a block diagram of an embodiment of a device for controlling an automatic cabin air conditioner
de véhicule automobile, suivant l'invention. motor vehicle according to the invention.
On a représenté sur la figure 1, différents tracés illustrant différents ralliements d'une valeur effective sur une valeur cible A en fonction du niveau There is shown in Figure 1, different plots illustrating different rallies of an effective value to a target value A depending on the level
d'action intagrale retenu.of intagral action retained.
Le tracé B illustre un ralliement rapide mais avec dépassement de la valeur cible, tandis que le tracé C illustre un ralliement correct en temps mais sur une valeur imprécise et que le tracé D illustre un ralliement précis sur la valeur Trace B illustrates a rapid rally but with exceeding the target value, while trace C illustrates a correct rally in time but on an imprecise value and that trace D illustrates a precise rally on the value
cible mais trop long.target but too long.
Le tracé E illustre le ralliement correct souhaité. Route E illustrates the correct rally desired.
Le dispositif de commande d'un climatiseur automatique d'habitacle de véhicule automobile selon l'invention est représenté à la figure 2. Ce dispositif comporte des moyens d'acquisition d'informations désignés par la référence générale 1, regroupant différents capteurs d'entrée tels que des capteurs de température de consigne 2 du dispositif, de température 3 dans l'habitacle du véhicule, de température 4 de liquide de refroidissement du moteur du véhicule, de température 5 d'amblance de l'environnement extérieur du véhicule, et des moyens de mesure de taux d'ensoleillement 6, etc. Les différentes informations issues de ces différents capteurs sont délivrées à des moyens de régulation 7 de type P. l.D., adaptés pour piloter un climatiseur 8 et plus particulièrement au moins l'un des actionneurs de celui-ci comme par exemple l'actionneur de mixage d'air chaud I froid 9, I'actionneur de puiseur 10, etc. Les moyens de régulation 7 comportent des moyens de traitement des entrées 11 et des moyens d'élaboration des commandes 12 des différents The device for controlling an automatic air conditioner of a motor vehicle cabin according to the invention is shown in FIG. 2. This device comprises means for acquiring information designated by the general reference 1, grouping different input sensors such as setpoint temperature sensors 2 of the device, temperature 3 in the passenger compartment of the vehicle, temperature 4 of coolant of the vehicle engine, temperature 5 of the ambient environment of the vehicle, and means of measuring sunshine rate 6, etc. The different information from these different sensors is delivered to regulation means 7 of type P. LD, adapted to control an air conditioner 8 and more particularly at least one of the actuators thereof such as for example the mixing actuator hot and cold air 9, the actuator 10, etc. The regulation means 7 comprise means for processing the inputs 11 and means for developing the commands 12 for the different
actionneurs du climatiseur.air conditioner actuators.
Selon l'invention, les moyens de réqulation 7 et plus particulièrement les moyens d'élaboration des commandes 12 sont reliés à des moyens 13 d'inhibition / activation de l'action intégrale du régulateur en fonction de l'état de According to the invention, the equation means 7 and more particularly the means for developing commands 12 are connected to means 13 for inhibiting / activating the integral action of the regulator as a function of the state of
saturation ou non de celui-ci.saturation or not thereof.
Ces moyens sont adaptés pour mettre en _uvre une étape 14 de commande sans action intégrale du réqulateur aboutissant à une étape 15 de détermination d'un état de saturation ou non du réqulateur, se traduisant par un These means are suitable for implementing a control step 14 without integral action of the controller resulting in a step 15 of determining a state of saturation or not of the controller, resulting in a
choix d'inNibition ou d'activation de l'action intograle. choice of inNibition or activation of the intogral action.
Dans le cas o le régulateur est saturé on passe à une étape 16, dans laquelle on applique la commande saturse du régulateur afin de piloter par exemple l'actionneur de mixage d'air 9 en mode saturé, ce qui se traduit par une In the case where the regulator is saturated, we go to a step 16, in which the saturse command of the regulator is applied in order to control for example the air mixing actuator 9 in saturated mode, which results in a
position de mixage d'air saturée 17. saturated air mixing position 17.
Si le régulateur n'est pas saturé en 15, on active, lors de l'étape 18, la commande avec action intégrale du réqulateur afin d'appliquer la commande correspondante et d'obtenir une position correspondante 19 de mixage d'air puisé If the regulator is not saturated at 15, in step 18, the command with integral action of the equalizer is activated in order to apply the corresponding command and to obtain a corresponding position 19 of forced air mixing
dans l'habitacle du véhicule.in the passenger compartment of the vehicle.
s L'évolution de la température de l'habitacle telle que déterminée lors de l'étape 20 est rebouclée grâce au capteur de température 3 dans l'habitacle, s The change in the temperature of the passenger compartment as determined during step 20 is looped back thanks to the temperature sensor 3 in the passenger compartment,
intégré dans les moyens d'acquisition d'informations 1. integrated into the information acquisition means 1.
Ainsi le fonctionnement du dispositif est déclenché dès lors que l'on veut faire fonctionner le climatiseur 8. Le régulateur P.l.D. 7 traite alors les informations qui lui arrivent en entrée, à savoir notamment les informations délivrées par le capteur 4 de la température de liquide de refroidissement du moteur, etc. En effet, c'est cette dernière qui permet aux moyens 13 selon qu'elle a atteint ou non une valeur prédéterminée visà-vis des besoins thermiques de l'habitacle du véhicule, de commander l'état d'inhibition I activation de l'action Thus the operation of the device is triggered when one wants to operate the air conditioner 8. The regulator P.l.D. 7 then processes the information which arrives at its input, namely in particular the information delivered by the sensor 4 of the engine coolant temperature, etc. Indeed, it is the latter which allows the means 13 according to whether or not it has reached a predetermined value with respect to the thermal requirements of the passenger compartment of the vehicle, to control the state of inhibition I activation of the action
intégrale du régulateur 7.integral of the regulator 7.
Si la température du liquide de refroidissement du moteur n'a pas atteint la valeur prédéterminée, cela engendre un état saturé du régulateur, déclenchant l'inhibition de l'action intégrale du réqulateur laissant la position de If the engine coolant temperature has not reached the predetermined value, this generates a saturated state of the regulator, triggering the inhibition of the integral action of the controller leaving the position of
mixage d'air puisé dans l'habitacle, saturée. mix of air drawn from the passenger compartment, saturated.
Par contre, si la température du liquide de refroidissement du moteur a atteint la valeur prédéterminée, cela engendre un état non saturé du régulateur déclenchant l'activation de l'action intégrale du régulateur générant une nouvelle position adéquate de mixage d'air puisé dans l'habitacle permettant une régulation On the other hand, if the temperature of the engine coolant has reached the predetermined value, this generates an unsaturated state of the regulator triggering the activation of the integral action of the regulator generating a new adequate position for mixing the air drawn from the cabin allowing regulation
précise suivant la température de consigne. precise according to the set temperature.
Ainsi l'action intégrale n'est pas influencée par les phénomènes de Thus the integral action is not influenced by the phenomena of
saturation dus à la montée en température du liquide de refroidissement. saturation due to the rise in temperature of the coolant.
L' invention permet d'obten ir les avantages de la commande avec action intégrale (valeur cible atteinte de façon précise) sans les inconvénients liés aux problèmes de saturation des actionneurs (dynamique lente, dépassement de la The invention makes it possible to obtain the advantages of control with integral action (target value reached precisely) without the drawbacks linked to the problems of saturation of the actuators (slow dynamics, exceeding the
température de consigne visée).target temperature setpoint).
Le mode de réalisation décrit ci-dessus consiste à déclencher l'action intégrale aussitôt que le régulateur n'est plus saturé, mais on peut également envisager de prévoir un temps d'attente par des fonctions d'hystérésis, ou une action directement liée à la valeur de la température du liquide de refroidissement The embodiment described above consists in triggering the integral action as soon as the regulator is no longer saturated, but it is also possible to envisage providing a waiting time by hysteresis functions, or an action directly linked to the coolant temperature value
du moteur.of the motor.
Pour cola, les moyens 13 d'inhibition / activation de l'action intograle peuvent être associés à des moyens à retard de commutation, formés par For cola, the means 13 for inhibiting / activating the intogral action can be associated with switching delay means, formed by
example par des moyens à hystérésis de type classique, Intégrés au réqulateur. example by means of hysteresis of conventional type, integrated in the controller.
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