FR2873343A1 - Power steering system for vehicle, has steering angle assisting actuator and force restoring actuator that are controlled by torque and wireless operation rules executing modules - Google Patents
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Abstract
Description
"Système de direction assistée de véhicule avec restitution"Vehicle power steering system with restitution
d'efforts" La présente invention concerne un système de direction assistée de véhicule du type comportant: -- un mécanisme de direction, apte à modifier l'angle de braquage du véhicule, sur une commande de modification de l'angle de braquage; -- un volant de direction, apte à coopérer avec un conducteur en fonction de l'angle de braquage du véhicule io -- un dispositif de commande pour produire une commande de modification de l'angle de braquage sur la base d'une modélisation du comportement du véhicule au braquage. The present invention relates to a vehicle power steering system of the type comprising: a steering mechanism, capable of modifying the steering angle of the vehicle, on a control of modification of the steering angle; a steering wheel, adapted to cooperate with a driver according to the steering angle of the vehicle; a control device for producing a steering angle modification control on the basis of behavior modeling; from the vehicle to the steering.
Dans l'état de la technique, on a déjà proposé des dispositifs d'assistance au braquage en apportant un couple d'assistance supplémentaire au couple de braquage appliqué par le conducteur au volant de direction. In the state of the art, steering assistance devices have already been proposed by providing an additional assist torque to the steering torque applied by the driver to the steering wheel.
Dans le domaine technique de l'automobile, de nouvelles technologies d'actionneurs électriques permettent de découpler l'utilisateur humain des efforts produits par une couche de puissance mécanique ou autre, en plaçant l'utilisateur humain dans une couche de commande pour réaliser les fonctions de direction, freinage, accélérateur, etc. De telles techniques visent aussi à réduire les coûts des actionneurs, à introduire de nouvelles prestations de confort et sécurité et à libérer les contraintes architecturales auxquelles est soumise la conception du véhicule dans l'état de la technique. In the technical field of the automobile, new technologies of electric actuators make it possible to decouple the human user from the efforts produced by a mechanical or other power layer, by placing the human user in a control layer to perform the functions steering, braking, accelerator, etc. Such techniques also aim to reduce the costs of the actuators, to introduce new benefits of comfort and safety and to release the architectural constraints to which the design of the vehicle is subject in the state of the art.
Dans une évolution future du véhicule, le changement de direction ou braquage peut être effectué sans intervention du conducteur dans le cas de l'absence de direction mécanique ou encore avec une simple surveillance du conducteur dans le cas d'un découplage réalisé par exemple au moyen d'actionneurs électriques. Dans une telle architecture, le conducteur subit alors l'inconvénient de la suppression d'une restitution directe au volant des efforts extérieurs appliqués aux roues. En coupant le lien mécanique qui dans l'état de la technique produit ces sensations de conduite, un besoin apparaît dans le cas d'une direction à découplage de produire au conducteur au moins une sensation de conduite qui lui permette de surveiller l'évolution du braquage et du reste du comportement dynamique du véhicule. In a future evolution of the vehicle, the change of direction or deflection can be carried out without intervention of the driver in the case of the absence of mechanical steering or with a simple monitoring of the driver in the case of a decoupling made for example by means of electric actuators. In such an architecture, the driver then suffers the disadvantage of the suppression of a direct return to the steering wheel external forces applied to the wheels. By cutting the mechanical link which in the state of the art produces these driving sensations, a need appears in the case of a decoupling direction to produce the driver with at least one driving sensation which enables him to monitor the evolution of the engine. steering and the rest of the dynamic behavior of the vehicle.
C'est un objet de la présente invention de proposer un moyen pour synthétiser une sensation de conduite au niveau du volant de direction. Les efforts qui seront restitués au conducteur dépendent intégralement des choix de conception effectués. En introduisant un contrôle adapté, l'invention rend possible que les sensations de conduite soient modifiées, en fonction de paramètres de modélisation prédéterminés. It is an object of the present invention to provide a means for synthesizing a driving sensation at the steering wheel. The efforts that will be returned to the driver depend entirely on the design choices made. By introducing an adapted control, the invention makes it possible for the driving sensations to be modified, as a function of predetermined modeling parameters.
C'est un autre objet de la présente invention d'apporter un maximum de sécurité et de sensations de conduite agréables, en synthétisant une loi de restitution en effort sur le volant qui est à la fois réaliste, sûre et fidèle à la réalité. En particulier, l'architecture découplée d'un système de direction de véhicule offre une grande liberté de manoeuvre au concepteur pour personnaliser un véhicule donné vis à vis d'autres véhicules. Au final, s'il n'est pas toujours souhaitable de retranscrire intégralement au volant toutes les actions effectuées sur les roues par le milieu extérieur ou par un système actif, il peut être indispensable pour des raisons de sécurité d'informer le conducteur du comportement de son véhicule. It is another object of the present invention to provide maximum safety and pleasant driving sensations, by synthesizing a law of restitution in effort on the steering wheel which is at the same time realistic, sure and faithful to the reality. In particular, the decoupled architecture of a vehicle steering system provides great freedom of maneuver to the designer to customize a given vehicle vis-à-vis other vehicles. In the end, if it is not always desirable to transcribe completely all the actions performed on the wheels by the outside environment or by an active system, it may be essential for safety reasons to inform the driver of the behavior. of his vehicle.
C'est un autre objet de la présente invention d'apporter un moyen pour réaliser un compromis entre les nécessités d'une restitution exacte des phénomènes et celle d'une sélection intelligente des informations. It is another object of the present invention to provide a means for achieving a compromise between the requirements of an exact reproduction of the phenomena and that of an intelligent selection of information.
C'est un autre objet de la présente invention de proposer un moyen de mise en oeuvre de lois de commande dans un système de direction de véhicule pour retranscrire certains effets particuliers qui se produisent durant un fonctionnement limite du véhicule, en particulier en l'absence de la mesure de certains paramètres. C'est le cas de l'estimation des pertes par frottement des pneus lors de l'arrêt, de l'estimation des pertes d'adhérence, du rappel exercé par la géométrie du train directeur sur le volant en situation de roulage et à l'arrêt, le blocage des roues sur une bordure de trottoir. De tels défauts d'information peuvent être des phénomènes mal retranscrits par la commande. It is another object of the present invention to provide means for implementing control laws in a vehicle steering system for retranscribing certain particular effects that occur during limit operation of the vehicle, particularly in the absence of the measurement of certain parameters. This is the case of the estimation of the friction losses of the tires during stopping, the estimation of the losses of adhesion, the return of the geometry of the steering gear on the steering wheel when traveling and the stop, blocking the wheels on a curb. Such information faults can be phenomena poorly transcribed by the command.
Enfin, l'invention apporte une solution globale à l'ensemble des questions précitées afin d'améliorer les lois de restitution en terme de confort et sécurité et permettre de préparer les ruptures technologiques associées à des actionneurs, électriques ou io autres, de découplage. Finally, the invention provides a global solution to all the aforementioned questions in order to improve the restitution laws in terms of comfort and safety and to prepare the technological breaks associated with actuators, electrical or other, decoupling.
Selon l'invention, la détermination du système de direction permet: de piloter de manière sûre le véhicule; l'application d'efforts sur le volant ou tout autre restituteur qu'un volant traditionnel, notamment dans un environnement de réalité virtuelle, dans le cas d'une application à un simulateur de pilotage ou de jeu, et dans un environnement de réalité augmentée sur un véhicule réel; et l'application d'efforts sur un organe de direction comme des 20 roues directrices. According to the invention, the determination of the steering system makes it possible: to drive the vehicle in a safe manner; the application of efforts on the steering wheel or any other resteureur than a traditional steering wheel, especially in a virtual reality environment, in the case of an application to a driving simulator or game, and in an augmented reality environment on a real vehicle; and applying forces on a steering member such as steering wheels.
En effet, la présente invention concerne un système de direction assistée de véhicule du genre dans lequel un organe de direction comme un volant est découplé de l'organe de braquage par au moins un actionneur contrôlé sur la base de l'organe de direction. L'invention est caractérisée par le fait que le système comporte un moyen d'assistance de braquage et un moyen de restitution d'effort sur l'organe de direction qui sont commandés par: un moyen pour produire une loi de restitution indépendante du 30 comportement du véhicule; un moyen pour produire une loi de restitution dépendant du comportement du véhicule et un moyen pour produire une composition prédéterminée d'une loi de restitution indépendante du comportement du véhicule et d'une loi de restitution dépendant du comportement du véhicule. Indeed, the present invention relates to a vehicle power steering system of the kind in which a steering member such as a steering wheel is decoupled from the steering member by at least one actuator controlled on the basis of the steering member. The invention is characterized in that the system comprises a steering assistance means and a force restitution means on the steering member which are controlled by: a means for producing a behavior-independent restitution law of the vehicle; means for producing a restitution law depending on the behavior of the vehicle and means for producing a predetermined composition of a restitution law independent of the behavior of the vehicle and a restitution law depending on the behavior of the vehicle.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des 5 dessins annexé parmi lesquels: - la figure 1 représente un schéma d'une direction assistée de véhicule d'un premier type de l'état de la technique; - la figure 2 représente un schéma d'une direction assistée de véhicule d'un second type de l'état de la technique; io - la figure 3 représente un schéma d'une direction assistée de véhicule d'un troisième type mis en oeuvre dans l'invention; - la figure 4 représente un schéma d'un moyen de l'invention; - la figure 5 représente un schéma d'un autre moyen de 15 l'invention. Other advantages and features of the present invention will be better understood from the description and the appended drawings in which: FIG. 1 represents a diagram of a vehicle power steering of a first type of the state of the art; - Figure 2 shows a diagram of a vehicle power steering of a second type of the state of the art; FIG. 3 represents a diagram of a vehicle power steering of a third type used in the invention; FIG. 4 represents a diagram of a means of the invention; Figure 5 shows a diagram of another means of the invention.
À la figure 1, on a représenté un système de direction assistée caractéristique de l'état de la technique. In Figure 1, there is shown a power steering system characteristic of the state of the art.
Un organe de direction généralement constitué par un volant de direction 1 est connecté par l'intermédiaire d'une colonne de direction 2 à un organe de braquage généralement constitué par une crémaillère 3 et un dispositif 5 pour transformer le mouvement de va-et-vient de la crémaillère 3 en fonction de la manoeuvre de direction effectuée sur le volant 1 en une angulation des roues directrices comme la roue 6. A steering member generally constituted by a steering wheel 1 is connected via a steering column 2 to a steering member generally constituted by a rack 3 and a device 5 to transform the movement back and forth of the rack 3 according to the steering maneuver performed on the steering wheel 1 in an angulation of the steering wheels as the wheel 6.
L'assistance de direction est produite à l'aide d'un calculateur 7 qui active un actionneur 11 généralement de type électrique, et qui est mécaniquement couplé à l'aide d'un train d'engrenage 12 à un point de la colonne de direction 2, ou parfois directement sur la crémaillère 3. The steering assistance is produced using a computer 7 which activates an actuator 11 generally of electric type, and which is mechanically coupled by means of a gear train 12 to a point of the column of direction 2, or sometimes directly on the rack 3.
Pour exécuter l'assistance de direction, le calculateur 7 comporte un programme enregistré qui exécute séquentiellement la détection de divers paramètres à l'aide de capteurs et particulièrement: -- un capteur 8 d'angle volant qui permet notamment de détecter une intention de braquage du conducteur; -- un capteur 9 de mesure du couple d'assistance ou de braquage; -- un capteur 10 de vitesse de déplacement du véhicule. To execute the steering assistance, the computer 7 comprises a recorded program that sequentially executes the detection of various parameters using sensors and particularly: a flying angle sensor 8 which makes it possible, in particular, to detect a steering intention the driver; a sensor 9 for measuring the assistance or steering torque; a sensor 10 for the speed of movement of the vehicle.
Particulièrement, le capteur 8 peut être constitué sur la base d'un capteur de couple exercé sur la colonne de direction 2 et dont le signal de sortie est alors traité à l'aide d'un modèle permettant d'exploiter le couple exercé sur le volant pour en io déduire une information d'angle de volant de référence. Un dispositif de sortie du calculateur 7 est alors activé pour fournir en fonction du programme pré enregistré une commande de l'actionneur d'assistance 11. L'actionneur 11 produit alors un couple d'assistance de braquage déterminé par exemple sur la base de l'intensité électrique admise pour l'alimentation de son moteur électrique selon un signal de consigne délivré par le calculateur 7. In particular, the sensor 8 can be constituted on the basis of a torque sensor exerted on the steering column 2 and whose output signal is then processed using a model making it possible to exploit the torque exerted on the steering wheel for deriving reference steering wheel angle information. An output device of the computer 7 is then activated to supply, according to the pre-recorded program, a command of the assistance actuator 11. The actuator 11 then produces a steering assistance torque determined for example on the basis of the electrical intensity admitted for the supply of its electric motor according to a setpoint signal delivered by the computer 7.
À la figure 2, on a représenté un autre état de la technique dans lequel l'organe de direction 20 est entièrement découplé de l'organe de braquage 3. À cet effet, le volant de direction 20 est directement associé par le moyen d'un capteur d'angle de volant 21 à un dispositif d'entrée du calculateur 22, analogue au calculateur 7 de la figure 1, et dont un dispositif de sortie produit un signal de commande d'un actionneur électrique 23, mécaniquement couplé par un mécanisme à engrenage 24 à la colonne de direction 2. In Figure 2, there is shown another state of the art in which the steering member 20 is completely decoupled from the steering member 3. To this end, the steering wheel 20 is directly associated by the means of a flywheel angle sensor 21 to an input device of the computer 22, similar to the computer 7 of FIG. 1, and an output device of which produces a control signal of an electric actuator 23, mechanically coupled by a mechanism gear 24 to the steering column 2.
Dans un tel état de la technique, ainsi qu'il été décrit ci-dessus, l'organe de direction 20 peut prendre diverses formes parmi lesquelles notamment le classique volant de direction ou une manette de direction ou encore être réalisé par un programme exécuté par un automate de direction. In such a state of the art, as described above, the steering member 20 can take various forms among which, in particular, the conventional steering wheel or a joystick or can be realized by a program executed by a steering automaton.
Particulièrement, un tel système permet de déporter le pilotage sans être contraint de conserver une proximité entre l'organe de direction 20 et l'organe de braquage 2. De plus, il est alors possible de combiner un pilotage humain avec un pilotage automatique ou encore un pilotage à distance. In particular, such a system makes it possible to deport the control without having to maintain a proximity between the steering member 20 and the steering member 2. In addition, it is then possible to combine a human control with an autopilot or remote control.
Cependant, dans le cas d'un pilotage humain, les sensations de conduite ne sont pas conservées. However, in the case of a human pilot, the driving sensations are not preserved.
À la figure 3, on a représenté un dispositif selon un autre état de technique dans lequel la colonne de direction est partagée en deux parties de sorte qu'à la fois les avantages des dispositions des figures 1 et 2 soient accessibles tout en permettant de retourner au volant de direction ou à tout autre lo organe de direction une sensation de conduite produite par un dispositif de restitution d'effort qui permet d'indiquer au conducteur les efforts qu'il est habitué à recevoir lors de manoeuvres de direction et de permettre de lui fournir des impressions de conduite lui permettant de prendre des décisions de sécurité correctes. In Figure 3, there is shown a device according to another state of the art in which the steering column is divided into two parts so that both the advantages of the provisions of Figures 1 and 2 are accessible while allowing to return at the steering wheel or at any other steering device a driving sensation produced by a force feedback device which makes it possible to indicate to the driver the forces which he is accustomed to receiving during steering maneuvers and to make it possible to provide him with driving impressions that enable him to make correct security decisions.
Dans l'état de la technique, on a donc proposé d'utiliser un organe de direction 30 qui est couplé à l'aide d'un capteur d'angle volant 31 à un dispositif d'entrée convenable d'un calculateur de direction 32. Le calculateur de direction 32 comporte un dispositif de sortie qui permet de piloter un actionneur de braquage 33 qui est mécaniquement couplé par un dispositif à engrenage 34 à un arbre de direction 2 comme dans l'état de la technique décrit à l'aide de la figure 1 ou 2. Cette partie du calculateur de direction 32 est typiquement semblable aux calculateurs 7 ou 22 des figures 1 ou 2. Il comporte aussi des dispositifs de détection connectés aux capteurs précités 9 et 10, qui ne sont pas plus décrits. In the state of the art, it has therefore been proposed to use a steering member 30 which is coupled by means of a flying angle sensor 31 to a suitable input device of a steering computer 32 The steering computer 32 comprises an output device which makes it possible to drive a steering actuator 33 which is mechanically coupled by a gear device 34 to a steering shaft 2 as in the state of the art described with the aid of FIG. FIG. 1 or 2. This part of the direction calculator 32 is typically similar to the calculators 7 or 22 of FIGS. 1 or 2. It also comprises detection devices connected to the above-mentioned sensors 9 and 10, which are no longer described.
Cependant, dans cet état de la technique, le calculateur de direction 32 comporte aussi un autre dispositif de sortie connecté pour commander un actionneur de restitution d'effort 35, préférentiellement de type électrique, et qui est mécaniquement couplé par un dispositif à engrenage 35 à un arbre 36 couplé au volant de direction 30. Le programme exécuté sur le calculateur 32 permet notamment interpréter l'intention de braquage du conducteur ou les commandes issues d'un automate ainsi qu'il a déjà été décrit à l'aide de la figure 1 ou 2, et aussi de calculer une consigne de restitution d'effort en fonction de contraintes prédéterminées. However, in this state of the art, the steering computer 32 also comprises another output device connected to control a force-restoring actuator 35, preferably of electrical type, and which is mechanically coupled by a gear device 35 to a shaft 36 coupled to the steering wheel 30. The program executed on the computer 32 allows in particular to interpret the steering intention of the driver or the commands from a PLC as already described with the aid of FIG. 1 or 2, and also to calculate an instruction of restitution of effort according to predetermined constraints.
Cette consigne de restitution d'effort est alors appliquée par un dispositif de sortie (non représenté) du calculateur 32 à l'organe de direction à l'aide de l'actionneur de restitution d'effort 35. This effort restitution instruction is then applied by an output device (not shown) of the computer 32 to the steering unit with the aid of the effort restitution actuator 35.
Un système de direction découplée permet d'actionner les io roues du véhicule sans lien mécanique direct entre le volant (organe de direction) et la crémaillère ou les roues directrices (organe de braquage). Dans d'autres cas, on peut considérer qu'il y a toujours un lien mécanique entre le volant (organe de direction) et les roues (organe de braquage). Mais, un actionneur particulier permet de découpler totalement les efforts et les mouvements du volant de ceux des roues. Une telle situation survient avec un actionneur équipé d'un coupleur mécanique à train épicycloïdal. La solution proposée dans cette invention est illustrée sur des actionneurs découplés mécaniquement, mais peut être adaptée à ce dernier type de système. A decoupled steering system makes it possible to actuate the wheels of the vehicle without a direct mechanical link between the steering wheel (steering member) and the rack or the steering wheels (steering member). In other cases, it can be considered that there is always a mechanical link between the steering wheel (steering member) and the wheels (steering member). But, a particular actuator allows to completely decouple the forces and movements of the wheel of those wheels. Such a situation occurs with an actuator equipped with a mechanical coupler epicyclic train. The solution proposed in this invention is illustrated on mechanically decoupled actuators, but can be adapted to the latter type of system.
A la figure 3, on a représenté une application de l'invention à un système de direction de véhicule par une télécommande de type Steer by Wire où le lien mécanique a complètement disparu entre le volant et les roues du véhicule. Le système de l'invention est composé d'une interface homme machine IHM coté conducteur qui, dans le mode de réalisation de la figure 3 comporte un volant de direction 30. Le système comporte ensuite: -- un actionneur 35 de restitution d'efforts sur le volant et --un actionneur 33 de braquage des roues directrice pour appliquer un effort de braquage, et -- un système de pilotage pour calculer les consignes de courant ou tension à appliquer aux moteurs des deux actionneurs 33, 35. In Figure 3, there is shown an application of the invention to a vehicle steering system by a remote control type Steer by Wire where the mechanical link has completely disappeared between the steering wheel and the vehicle wheels. The system of the invention is composed of a driver-side HMI man-machine interface which, in the embodiment of FIG. 3, comprises a steering wheel 30. The system then comprises: an actuator 35 for restoring forces on the steering wheel and --an steering wheel actuator 33 for applying a steering effort, and - a control system for calculating the current or voltage setpoints to be applied to the motors of the two actuators 33, 35.
Dans la suite de la description, on utilisera les notations suivantes: É V est la vitesse du véhicule; É Fh est l'effort exercé par le conducteur sur le volant É Fe est l'effort exercé sur la roue par le sol; É em représente la vitesse angulaire du volant mesuré sur la base d'un capteur d'angle volant; É es représente la vitesse de rotation dans le plan sagittal; É Un, représente la loi de commande appliquée au moteur io restituteur, appelé moteur maître ; É Us représente la loi de commande appliquée au moteur lié au train avant, appelé moteur esclave . In the remainder of the description, the following notations will be used: É V is the speed of the vehicle; É Fh is the effort exerted by the driver on the steering wheel É Fe is the force exerted on the wheel by the ground; Em is the angular velocity of the flywheel measured on the basis of a flying angle sensor; ES represents the speed of rotation in the sagittal plane; One, represents the control law applied to the motor io restituteur, called master motor; This represents the control law applied to the engine linked to the front axle, called the slave motor.
Par ailleurs, l'indice m , signifie que la variable fait partie du bloc maître ou volant, tandis que l'indice s signifie que la variable fait partie du bloc esclave ou train avant. On the other hand, the index m, means that the variable is part of the master or flying block, while the index s means that the variable is part of the slave or forward train block.
D'autres architectures électriques avec plusieurs actionneurs sont possibles, l'essentiel étant d'avoir une direction découplée en effort et position. Other electrical architectures with several actuators are possible, the main thing being to have a decoupled direction in effort and position.
La définition du système de direction pour un véhicule à direction découplée est identique à celle d'un véhicule classique. Cependant, l'invention permet d'enrichir la prestation car certaines contraintes mécaniques ont été supprimées. Les méthodes utilisées pour réaliser cette prestation sur un véhicule à commandes découplées peuvent varier sensiblement ainsi qu'il sera décrit. The definition of the steering system for a decoupled vehicle is identical to that of a conventional vehicle. However, the invention makes it possible to enrich the service because certain mechanical constraints have been removed. The methods used to perform this service on a decoupled order vehicle may vary substantially as will be described.
A la figure 4, on a représenté un schéma d'un moyen de l'invention qui est intégré dans un calculateur, embarqué au moins partiellement, et qui remplit les fonctions du calculateur de direction 32 du système de direction assistée de la figure 3. FIG. 4 shows a diagram of a means of the invention which is integrated in a computer, at least partially on board, and which fulfills the functions of the steering computer 32 of the power steering system of FIG. 3.
Un tel calculateur 40 comporte des moyens permettant l'intervention A, B ou C de moyens de configuration, de réglage, de conception ou d'initialisation. Il comporte un bus mémoire BM qui permet d'apporter le résultat des opérations de configuration, de réglage, de conception ou d'initialisation au reste du calculateur et qui sont maintenus dans des mémoires 44; 42, 43; 46, 47; 48. Le calculateur 40 comporte ensuite un Module d'exécution d'au moins une loi de couple 49 prise parmi un jeu prédéterminé de lois de couples établies ainsi qu'il a été décrit cidessus. Le calculateur 40 comporte ensuite un Module d'exécution d'au moins une loi de télé opération 50 prise parmi un jeu prédéterminé de lois de télé opération établies ainsi qu'il a été décrit ci-dessus. Les données de commande de direction, tant en terme d'assistance que de restitution d'effort, sont alors soumises à l'entrée d'un module de composition de lois d'assistance 51 qui établit une loi de composition des données de commande de direction, dépendant des opérations de configuration, de réglage, de conception ou d'initialisation précitées. Une fois effectuée la composition C51 des données de commande issues des deux lois LC49 et LT50, ou d'au moins l'une des lois, par exemple sous la forme d'une combinaison linéaire exprimée par une relation de la forme: C51 = a*LC49 + 8*LT50 dans laquelle a et R sont des coefficients déterminés sur la base des données mémorisées dans les mémoires 44; 42, 43; 46, 47; 48, le calculateur 40 fournit alors: une consigne pour un premier dispositif de sortie de calculateur qui est un dispositif de commande 52 de l'actionneur d'assistance de braquage 53; - une consigne pour un second dispositif de sortie de calculateur qui est un dispositif de commande 54 de l'actionneur de restitution d'effort 55. Such a computer 40 comprises means for the intervention A, B or C of configuration, adjustment, design or initialization means. It comprises a memory bus BM which makes it possible to bring the result of the configuration, adjustment, design or initialization operations to the rest of the computer and which are maintained in memories 44; 42, 43; 46, 47; 48. The calculator 40 then comprises an execution module of at least one torque law 49 taken from a predetermined set of established torque laws as described above. The calculator 40 then comprises an execution module of at least one teleoperation law 50 taken from a predetermined set of established tele-operation laws as described above. The direction control data, both in terms of assistance and effort restitution, are then submitted to the input of an assistance law composition module 51 which establishes a composition law of the control data of the control system. direction, depending on the aforementioned configuration, adjustment, design or initialization operations. Once made the composition C51 control data from two laws LC49 and LT50, or at least one of the laws, for example in the form of a linear combination expressed by a relation of the form: C51 = a * LC49 + 8 * LT50 where a and R are coefficients determined on the basis of the data stored in the memories 44; 42, 43; 46, 47; 48, the computer 40 then provides: a setpoint for a first computer output device which is a control device 52 of the steering assistance actuator 53; a set point for a second computer output device which is a control device 54 of the force-release actuator 55.
Les critères de détermination de l'architecture mécanique et électrique du système de direction de l'invention sont basés sur les contraintes suivantes: 1. A basse vitesse: facilité de manoeuvre; 2. A vitesse élevée: maintien du cap et progressivité du couple volant. io The criteria for determining the mechanical and electrical architecture of the steering system of the invention are based on the following constraints: 1. At low speed: ease of maneuvering; 2. At high speed: maintaining the heading and progressivity of the steering wheel torque. io
3. Retour du volant en position centrale lorsqu'il est lâché. 3. Steering wheel return to central position when released.
4. Insensibilité par rapport aux efforts de remontée des roues 8seuil (Fe) lorsque 5. Sensibilité progressive pouvant aller d'une application immédiate à une réponse intermédiaire aux efforts de remontée si: I8 > seuil É Décrochage, c'est à dire; la situation de décrochage intervient en cas de perte d'adhérence par seuil exemple. 6 est l'angle de dérive, correspond à l'angle io de dérive limite en dessous duquel on souhaite que le conducteur ne soit pas informé du comportement de ses roues et cette valeur de seuil est déterminée en dessous des limites d'adhérence; É Butée, IeI'Fseuil: Fseui, correspond à la limite en dessous de laquelle on souhaite que le conducteur ne soit pas informé du comportement de ses roues; en dessus, les effort sont trop importants; 6. Ressenti conducteur facile à régler (paramétrable). 4. Insensitivity with respect to the wheel lift efforts 8seuil (Fe) when 5. Progressive sensitivity ranging from immediate application to an intermediate response to the lift forces if: I8> threshold E Stall, that is to say; the stall situation occurs in case of loss of adhesion threshold example. 6 is the drift angle, corresponds to the limit drift angle below which it is desired that the driver is not informed of the behavior of his wheels and this threshold value is determined below the limits of adhesion; É Stop, IeI'Fseuil: Fseui, corresponds to the limit below which it is desired that the driver is not informed of the behavior of his wheels; above, the effort is too great; 6. Easy to adjust driver resonance (configurable).
En plus, le système de direction assistée de l'invention 20 comporte: 1. des moyens pour assurer la sécurité du véhicule et un contrôle sûr pour l'utilisateur. Notamment, le système actionnant des moteurs électriques, le circuit de pilotage comporte des moyens de génération du signal de commande qui produisent une transition lors d'une variation de commande configurée de manière à ne pas surprendre le conducteur. In addition, the power steering system of the invention comprises: 1. means for ensuring the safety of the vehicle and a safe control for the user. In particular, the system actuating electric motors, the control circuit comprises means for generating the control signal that produce a transition during a control variation configured so as not to surprise the driver.
2. des moyens pour informer ou non le conducteur sur l'état de ses roues à tout moment et de manière sûre et stable. La stratégie de pilotage doit donc être suffisamment raffinée pour paramétrer différemment le ressenti conducteur dans des situations de conduite. 2. means to inform or not the driver about the condition of his wheels at any time and in a safe and stable manner. The driving strategy must therefore be refined enough to set the driver feeling differently in driving situations.
Dans l'état de la technique, on a déjà proposé une méthode de commande d'une direction assistée électrique permettant de réaliser une commande en couple. Une telle commande en couple permet l'application d'un couple issu d'un modèle prédéterminé sur le volant. Cette approche bénéficie de nombreuses variantes et raffinements. Elle consiste à comparer le couple réel mesuré au volant à un couple modèle. Ce couple modèle est calculé à partir d'un modèle de référence du véhicule, considéré comme modèle de direction idéal et donc io paramétrable selon différents critères. Ensuite, on asservi le système à partir de la différence de couple réel et désiré. Une telle méthode est décrite dans le brevet FR 2.795.378 au nom du demandeur. In the state of the art, it has already been proposed a method of controlling an electric power steering to achieve a torque control. Such torque control allows the application of a couple from a predetermined model on the steering wheel. This approach benefits from many variations and refinements. It consists of comparing the actual torque measured at the steering wheel with a model torque. This model pair is calculated from a reference model of the vehicle, considered as an ideal steering model and therefore io parameterizable according to different criteria. Then, the system is controlled from the actual and desired torque difference. Such a method is described in patent FR 2,795,378 in the name of the applicant.
Cette méthode permet d'obtenir un effort au volant approprié et désiré pendant un fonctionnement normal du véhicule (dans la partie linéaire des pneumatiques). Cependant elle n'est plus valable lorsque l'on sort de cette partie linéaire. Ce type de situation peut se produire lorsque l'on entre en limite d'adhérence. This method makes it possible to obtain an appropriate and desired steering force during normal vehicle operation (in the linear part of the tires). However, it is no longer valid when you leave this linear part. This type of situation can occur when one enters the limit of adhesion.
Pour remédier à ce problème, et à titre d'exemple dans le brevet FR 2.813. 576 au nom du demandeur, on a déjà proposé d'améliorer le précédent principe de commande en couple lorsqu'une chute de couple liée à une perte d'adhérence par exemple est observée. Une telle amélioration est basée sur l'apport d'un couple supplémentaire pour compenser la chute de couple en trois étapes: É Elaboration du couple modèle É Détection de perte d'adhérence É Calcul du couple d'assistance Le couple modèle utilisé en dehors des moments où il y a perte d'adhérence est identique à celui décrit plus haut (la commande en couple classique). Il n'est valable que dans la partie linéaire des pneumatiques. To remedy this problem, and as an example in the patent FR 2,813. 576 in the name of the applicant, it has already been proposed to improve the previous principle of torque control when a drop in torque related to a loss of adhesion for example is observed. Such an improvement is based on the provision of additional torque to compensate for the torque drop in three steps: É Elaboration of the model torque É Detection of loss of adhesion É Calculation of the assist torque The model torque used outside the moments when there is loss of adhesion is identical to that described above (the classic torque control). It is valid only in the linear part of the tires.
Pour détecter une perte d'adhérence, on compare le couple modèle avec le couple réel donné par le capteur de couple au volant et regarde ainsi la différence s qui représente pour certaines valeurs une perte d'adhérence. Cette différence est utilisée dans la consigne de couple qui dépend également de l'angle volant, de la vitesse volant et de la vitesse véhicule, afin d'intégrer ce nouveau phénomène. To detect a loss of adhesion, the model torque is compared with the actual torque given by the torque sensor at the steering wheel and thus looks at the difference s which represents for some values a loss of adhesion. This difference is used in the torque setpoint, which also depends on the steering wheel angle, the steering wheel speed and the vehicle speed, in order to integrate this new phenomenon.
Pour le calcul du couple théorique, une estimation de l'angle des roues aroue est faite sans aucune mesure directe de cet angle. Cette estimation n'est valable que dans le domaine linéaire des pneumatiques. Ainsi, si les pneus viennent à être en butée, cette estimation n'est plus valable et le couple d'auto-alignement théorique ne correspond plus à la valeur réelle qui serait appliquée. For the calculation of the theoretical torque, an estimate of the angle of the arches is made without any direct measurement of this angle. This estimate is valid only in the linear range of tires. Thus, if the tires come into abutment, this estimate is no longer valid and the theoretical self-alignment torque no longer corresponds to the actual value that would be applied.
La détection de la perte d'adhérence est faite par seuillage. Elle est difficile à régler et dépend des conditions d'utilisations, de l'usure des pneus. The detection of the loss of adhesion is made by thresholding. It is difficult to adjust and depends on the conditions of use, tire wear.
L'approche par télé manipulation vise à retranscrire exactement ou à un filtrage linéaire près, les efforts exercés sur l'organe piloté (esclave) au niveau du pilote (maître). La télé manipulation permet en outre d'obtenir un contrôleur qui tient compte à la fois des efforts transmis par le conducteur et de ceux provenant de l'extérieur (interactions au niveau des roues avec le sol). L'intérêt des méthodes usuelles réside dans le fait que le contrôleur obtenu est linéaire. En donnant à la commande des propriétés de transparence et respectivement de passivité, on assure que le conducteur à une bonne sensation des forces transmises par les roues au moteur qui les dirige, et respectivement de sécurité. Concernant les critères de la commande, on se reportera notamment à Human Friedly Control Design for Drive by Wire Steering Vehicles de Canudas et ait. IFAC Advances in Automotive Control Workshop, Karlsruhe 28 30 mars 2001. The telemanipulation approach aims to retranscribe exactly or linear filtering, the forces exerted on the controlled component (slave) at the pilot level (master). The remote manipulation also makes it possible to obtain a controller that takes into account both the forces transmitted by the driver and those coming from the outside (interactions with the wheels on the ground). The interest of the usual methods lies in the fact that the controller obtained is linear. By giving the control properties of transparency and passivity respectively, it ensures that the driver has a good feeling of the forces transmitted by the wheels to the motor that directs them, and respectively safety. Concerning the criteria of the order, one will refer in particular to Human Friedly Control Design for Drive by Wire Steering Vehicles of Canudas and have. IFAC Advances in Automotive Control Workshop, Karlsruhe 28 March 30, 2001.
On obtient ainsi un modèle qui, en tenant compte des forces extérieures au niveau des roues, permet de mieux adapter le rappel volant. A model is thus obtained which, taking into account the external forces at the level of the wheels, makes it possible to better adapt the flying return.
En procédant de la sorte, on ne permet pas l'obtention d'un contrôleur paramétrable à souhait. Celui-ci est issu d'un algorithme faisant appel à des méthodes d'optimisation (LMI). Toute volonté de modification engendre une nouvelle synthèse de commande très contraignante pour pouvoir être utilisée dans l'automobile, tout au moins dans la phase de mise au point. By proceeding in this way, it is not possible to obtain a configurable controller at will. It comes from an algorithm using optimization methods (LMI). Any willingness to modify results in a new very restrictive command summary to be used in the automobile, at least in the development phase.
Par ailleurs cette méthode ne permet pas de paramétrer totalement les efforts ressentis sur le train avant au niveau du conducteur (filtrage linéaire). On perd ainsi l'agrément de conduite obtenu avec la loi de commande en couple. Moreover this method does not allow to fully parameter the forces experienced on the front gear at the driver (linear filtering). One thus loses the pleasure of driving obtained with the law of order in couple.
Deux types d'approches appliquées au problème de la restitution d'effort dans l'automobile ont été exposés ci-dessus. Chacune d'entre elles présente des avantages et des inconvénients qui ont été évoqués. Two types of approaches applied to the problem of effort restitution in the automobile have been discussed above. Each of them has advantages and disadvantages that have been mentioned.
L'invention concerne un nouveau concept de restitution basé à la fois sur ces deux idées et qui constitue une approche hybride. The invention relates to a new concept of rendering based on both of these ideas and which constitutes a hybrid approach.
Un système de direction assistée mettant en oeuvre l'invention comporte un moyen d'exécution 51 d'une stratégie de pilotage, combinaison de - la commande en couple 49, ou plus généralement d'une commande qui donne une loi de restitution indépendamment ou presque du comportement du véhicule et - la télé manipulation 50, ou plus généralement d'une commande qui restitue fidèlement le comportement du véhicule au volant. A power steering system embodying the invention comprises a means 51 for executing a steering strategy, combining - the torque control 49, or more generally a command that gives a restitution law independently or almost vehicle behavior and - remote manipulation 50, or more generally a command that faithfully reproduces the behavior of the vehicle driving.
Cette combinaison est paramétrable afin de permettre de privilégier l'une ou l'autre des approches suivant le domaine de fonctionnement du véhicule. This combination is configurable in order to favor one or the other of the approaches according to the field of operation of the vehicle.
Le système de direction assistée de l'invention comporte aussi un moyen 41, 45 pour établir des paramètres de réglage du système pour: paramétrer totalement le ressenti du conducteur 42 et - typer parfaitement les directions automobiles selon le modèle ou la gamme du constructeur 43. The power steering system of the invention also comprises a means 41, 45 for setting system adjustment parameters to: fully parameterize the feeling of the driver 42 and - perfectly typing the automobile directions according to the manufacturer's model or range 43.
Le système de direction assistée de l'invention permet de bénéficier des avantages de chacune des solutions de l'état de la technique. The power steering system of the invention makes it possible to benefit from the advantages of each of the solutions of the state of the art.
Dans un mode découplé, analogue à la commande en couple, le typage de la direction est une mesure facile à prendre en ce que, dans le moyen de paramétrage précité du système de l'invention, il est disposé une mémoire 44 d'au moins un modèle de référence, sélectionné pour ses bonnes propriétés en termes de confort de conduite, de bonne gestion de l'effort d'assistance, de rappel gravitaire bien choisi, etc de sorte que le typage de la direction soit entièrement défini. In a decoupled mode, analogous to the torque control, the typing of the direction is an easy measure to take in that, in the aforementioned parameterization means of the system of the invention, there is arranged a memory 44 of at least a reference model, selected for its good properties in terms of driving comfort, good management of the assistance effort, well chosen gravity recall, etc. so that the typing of the direction is fully defined.
Le système de direction assistée de l'invention comporte de plus un moyen de réglage 45 dans tous les modes de fonctionnement et qui porte notamment sur la paramétrisation: - de la démultiplication 46, - des caractéristiques du véhicule 47, - des lois de transition 48 entre un mode complètement découplé de fonctionnement et un mode de retranscription fidèle du ressenti de la route, etc.) Par ailleurs, le système de direction assistée de l'invention peut comporter un moyen 49 de rejet des perturbations. The power steering system of the invention furthermore comprises adjustment means 45 in all the operating modes and which relates in particular to the parametrization of: - the gear ratio 46, - the characteristics of the vehicle 47, - the transition laws 48 between a fully decoupled mode of operation and a mode of faithful transcription of the feeling of the road, etc.). Furthermore, the power steering system of the invention may comprise a means 49 for rejecting disturbances.
Préférentiellement, le moyen de rejet des perturbations est automatique et configurable. A cette fin, le moyen de réglage coopère avec un moyen 50 de gestion des lois des transitions entre les deux modes de fonctionnement qui comporte un moyen 51 pour contrôler la sensibilité du rejet de perturbation en fonction de choix du concepteur du système. Preferably, the means for rejecting the disturbances is automatic and configurable. For this purpose, the adjustment means cooperates with means 50 for managing the laws of the transitions between the two operating modes, which comprises means 51 for controlling the sensitivity of the disturbance rejection according to the choice of the designer of the system.
Le système de direction assistée de l'invention peut s'adapter à une architecture de direction découplée mécanique-ment (steer by wire) ou électriquement (direction intelligente de type Active Front Steering). The power steering system of the invention can be adapted to a decoupled mechanical architecture-ment (steer by wire) or electrically (intelligent direction of Active Front Steering type).
Le système de direction assistée de l'invention est sûr, car le pilotage est réalisé en garantissant la passivité du système. En effet, il comporte un moyen de contrôle pour assurer que l'énergie induite par le système de direction assistée est inférieure ou s égale à l'énergie fournie en entrée de ce système. The power steering system of the invention is safe because the steering is achieved by ensuring the passivity of the system. Indeed, it comprises a control means to ensure that the energy induced by the power steering system is less than or equal to the energy input of the system.
Le schéma global d'un mode particulier de réalisation du système de direction assistée de l'invention est représenté à la figure 5. Un module 61 d'exécution de stratégies de pilotage impose un effort désiré au volant et un effort désiré aux roues. The overall diagram of a particular embodiment of the power steering system of the invention is shown in Figure 5. A module 61 for executing steering strategies imposes a desired effort on the steering wheel and a desired effort to the wheels.
Les efforts sont déterminés préférentiellement par une combinaison linéaire de deux types d'efforts: effort idéal restitué au volant et effort réel exercé sur les roues du véhicule restitué au volant. The forces are determined preferentially by a linear combination of two types of forces: ideal effort restored to the steering wheel and real effort exerted on the wheels of the vehicle returned to the steering wheel.
Les différents blocs qui seront décrit dans la suite sont: 15 -- Un moyen de commande du restituteur; -- Un moyen de commande de l'actionneur roue; et -- Un moyen de gestion des transitions entre les modes de fonctionnement et les contraintes de sécurité. The different blocks that will be described in the following are: A control means of the restituteur; - A control means of the wheel actuator; and a means for managing the transitions between the operating modes and the security constraints.
Les capteurs utilisés par le système permettent d'établir 20 les paramètres représentés à la figure 5: É V est la vitesse du véhicule; É Fe est l'effort exercé sur la roue par le sol; É em'em représente la vitesse de rotation I position angulaire du volant; É es'es représente la vitesse de rotation I position angulaire dans le plan sagittal. The sensors used by the system make it possible to establish the parameters shown in FIG. 5: É V is the speed of the vehicle; É Fe is the force exerted on the wheel by the ground; Eemem represents the speed of rotation I angular position of the steering wheel; Es is the speed of rotation I angular position in the sagittal plane.
L'approche hybride nécessite la mise sous une forme particulière des deux modes de commande: -- mode unilatéral, qui n'utilise que des informations 30 capteurs du coté de l'opérateur ou volant et -- mode bilatéral ou mode de commande de type télé manipulation qui utilise les informations descapteurs à la fois du coté de l'opérateur et du coté des roues). L'implémentation des deux modes est décrite avant de décrire le fonctionnement du module de commande global. The hybrid approach requires putting into a particular form the two control modes: - one-sided mode, which uses only sensor information on the operator's side or steering wheel and - bilateral mode or control mode of the type remote manipulation that uses the sensor information both on the operator's side and on the wheels' side). The implementation of both modes is described before describing the operation of the global control module.
La commande en couple utilisée par le demandeur est caractérisée par le fait qu'aucune information ne remonte dans la colonne de direction virtuelle. Seuls, les capteurs de force et de position / vitesse au niveau du volant ainsi que la vitesse du véhicule, sont utilisés pour synthétiser la loi de commande. The torque command used by the requester is characterized by the fact that no information goes up in the virtual steering column. Only the force and position / speed sensors at the steering wheel and the speed of the vehicle are used to synthesize the control law.
Selon l'invention, l'effort idéal restitué au volant est déterminé par la relation: Cv = (Kv + Kv (V)).é,,, + (Kr + KY (V)).Br + C.sgn(Bm) Les coefficients de frottement et d'amortissement sont donnés comme la somme de termes constants KV K et de terme variants Kv(V),KP(V) C représente le coefficient de frottements secs. According to the invention, the ideal effort restituted at the steering wheel is determined by the relation: Cv = (Kv + Kv (V)), e ,,, + (Kr + KY (V)) Br + C.sgn (Bm ) The coefficients of friction and damping are given as the sum of constant terms KV K and of variants Kv (V), KP (V) C represents the coefficient of dry friction.
Une loi de commande possible pour restituer l'effort Cv au volant est donnée par: um = Tm -1-yyJ.fh J 'n Kv.Bm Tm Kp.O Tm [K (V).em+KP(V).B,n + C.sgdâ7)] où Jm est l'inertie réelle, et J l'inertie que l'on désire ressentir. ym est un coefficient permettant de pondérer l'importance de la force du conducteur. Ces coefficients sont déduits de la nouvelle inertie apparente que l'on veut donner au bloc volant. La dynamique résultante au volant est constituée de l'inertie J à la place de l'inertie réelle Jm de l'arbre volant. A possible control law to restore the Cv effort on the steering wheel is given by: um = Tm -1-yyJfh J 'n Kv.Bm Tm Kp.O Tm [K (V) .em + KP (V). B, n + C.sgdâ7)] where Jm is the real inertia, and J is the inertia we want to feel. ym is a coefficient for weighting the importance of the driver's strength. These coefficients are deduced from the apparent new inertia that one wants to give to the flying block. The resulting dynamic driving is constituted by the inertia J instead of the actual inertia Jm of the flying shaft.
Cette loi permet en outre de changer le ressenti du conducteur vis à vis de l'inertie fictive de la direction qu'il a entre les mains. Elle possède également les mêmes propriétés que la commande en couple décrites dans le brevet FR 2795378. This law also makes it possible to change the feeling of the driver with respect to the fictitious inertia of the direction he has in his hands. It also has the same properties as the torque control described in patent FR 2795378.
On va maintenant décrire une méthode pour restituer un couple volant fidèle aux efforts qui s'exercent effectivement sur les roues du véhicule en exploitant un modèle de Commande par Fils Bilatérale (CFB). We will now describe a method to restore a torque flying faithful to the forces actually exerted on the wheels of the vehicle using a Bilateral Wire Ordering Model (CFB).
Etant donné le système {volant, moteur maître}, on prend pour le modèle dynamique de la barre liant les deux éléments, une inertie sans torsion, ni amortissement. Ainsi l'angle de rotation au niveau du moteur est identique à celui du volant. Given the system {flywheel, master motor}, we take for the dynamic model of the bar linking the two elements, an inertia without torsion nor damping. Thus the angle of rotation at the engine is identical to that of the steering wheel.
Pour ce qui est du train avant, la colonne n'est également constituée que d'une inertie. La direction est effective grâce à une crémaillère. Celle ci est prise sans jeu avec un coefficient de réduction égal à : n= Os L'effort réel restitué au volant est donné par l'expression suivante: Fs = Av É(8,,, n.8s)+ A y.(8,,, n.9s Les coefficients de raideur et d'amortissement sont donnés par Ap,Av. Fs représente le couple coordonné. II est basé sur l'erreur entre les angles et vitesses angulaires du moteur maître et esclave. Ceci s'apparente à un effort de torsion exercé par la barre de torsion dans un véhicule classique. Ce choix permet également de garantir des propriétés intéressantes de sécurité du système. As for the front axle, the column is also constituted of inertia. The steering is effective thanks to a rack. This one is taken without play with a coefficient of reduction equal to: n = Os The real effort restored to the steering wheel is given by the following expression: Fs = Av É (8 ,,, n.8s) + A y. 8 ,,, n.9s The stiffness and damping coefficients are given by Ap, Av. Fs represents the coordinated torque and is based on the error between the angles and angular velocities of the master and slave motor. apparent to a twisting force exerted by the torsion bar in a conventional vehicle, this choice also makes it possible to guarantee interesting system safety properties.
Une loi de commande possible pour restituer l'effort Fs au volant est donnée par la relation: Um =( m (1 yn,) 1J.fh J É ((AV +im)É m +Ap.8m)+ É (n.A,,.é +n.A,,Ées De même que précédemment, Jm représente l'inertie réelle tandis que J est celle que l'on désire ressentir. ym représente le coefficient de pondération de la force volant. Kim permet de modifier l'amortissement de la barre. A possible law of control to restore the effort Fs at the wheel is given by the relation: Um = (m (1 yn,) 1J.fh J É ((AV + im) Ém + Ap.8m) + É (nA As previously, Jm represents the real inertia while J is the one we want to feel, ym represents the weighting coefficient of the flying force, Kim allows to modify the damping. of the bar.
Dans le calculateur de l'invention, on a les deux lois de commande du moteur maître: J J J J \ J (1 ym) 1. f, , J Kv.0,,n J Ky.9m J [Kv(V) Bm+Kp(V)9m+Csgr(8,,, Um = J f Av+/3m)n+4.9m)+ '' (nA,,.e +rzA es) Alors, si on garde la même dynamique, la partie constante est identique pour les deux lois de commande. On peut alors écrire: On =KV(V).9m +(Kp +Kp(V)).Bm +C.sgn(Bm) f2 =Av.(9m n.es)+Ap.(8m n.0s) et LV Tm ll v Tm fm ce qui implique, J (1 ym) 1/.fh LV.em J a)fi +(1 a) Î2) avec a = un nouveau paramètre de réglage Le rôle du paramètre a est de pouvoir passer d'un modèle de restitution à l'autre de façon plus ou moins progressive. En effet il pondère l'importance des deux modèles de restitution dans l'effort appliqué au conducteur. a sera calculé en fonction des mesures accessibles dans le véhicule et de différents critères d'appréciation (par exemple de V, où 8 est l'angle de dérive estimé des pneus avant, fe mesure des efforts roues, etc.). In the calculator of the invention, there are the two control laws of the master motor: JJJJ \ J (1 ym) 1. f,, J Kv.0,, n J Ky.9m J [Kv (V) Bm + Kp (V) 9m + Csgr (8 ,,, Um = Jf Av + / 3m) n + 4.9m) + '' (nA ,,. E + rzA es) So, if we keep the same dynamic, the constant part is identical for both control laws. One can then write: On = KV (V) .9m + (Kp + Kp (V)) Bm + C.sgn (Bm) f2 = Av. (9m n.es) + Ap. (8m n.0s) and LV Tm ll v Tm fm which implies, J (1 ym) 1 / .fh LV.em J a) fi + (1 a) Î2) with a = a new setting parameter The role of parameter a is to be able to move from one model of restitution to another in a more or less progressive way. Indeed, it weighs the importance of the two models of restitution in the effort applied to the driver. a will be calculated according to the measurements available in the vehicle and different assessment criteria (eg V, where 8 is the estimated drift angle of the front tires, measurement of the wheel forces, etc.).
Une commande unique peut être mise en place pour piloter l'actionneur de braquage. A single command can be set up to control the steering actuator.
Selon l'invention, on a établi un modèle de télé 20 manipulation, décrit par la relation: us = (fs + n.AV).Bs nA p.Os + AV.0m + A p.0m y s É fe ys représente le coefficient de pondération de la force fe. RS permet de modifier l'amortissement de la barre. Les coefficients /J m J, pose intuitivement: - Jm Kv( ) Bm+(kP+Kp(' ))em+C g m) /- J 4. ( -n Bs.) +4. (Bm nés) de raideur et d'amortissement sont toujours donnés par Ap'AV. Les efforts fe sont mesurés au niveau des biellettes des roues avant. Mais, cette mesure n'est pas essentielle et peut être supprimée: si les capteur sont tenus pour trop cher ou trop bruité. On considère pour l'instant que ces efforts sont identiques pour les deux roues. According to the invention, a telehandling model has been established, described by the equation: us = (fs + n.AV) .Bs nA p.Os + AV.0m + A p0m ys E fe ys represents the weighting coefficient of the force fe. RS allows to modify the damping of the bar. The coefficients / J m J, poses intuitively: - Jm Kv () Bm + (kP + Kp (')) em + C gm) / - J 4. (-n Bs.) +4. (Bm born) stiffness and damping are always given by Ap'AV. The forces f e are measured at the level of the links of the front wheels. But, this measurement is not essential and can be deleted: if the sensors are held for too much or too noisy. For the moment, we consider that these efforts are identical for both wheels.
On va maintenant décrire le module de gestion des transitions (voir 49 51, Figure 4) entre les modes de pilotage. On note: 8 l'angle de dérive des roues avant du véhicule dans le cas d'un modèle deux roues. We will now describe the transitions management module (see 49 51, Figure 4) between the control modes. Note: 8 the angle of drift of the front wheels of the vehicle in the case of a two-wheel model.
(p étant l'angle de rotation de G par rapport à un axe tangentiel au sol, p est l'angle du vecteur vitesse du véhicule, U est la vitesse du véhicule et Il est la distance entre l'essieu avant et le centre de gravité. (p is the angle of rotation of G with respect to an axis tangential to the ground, p is the angle of the vehicle speed vector, U is the speed of the vehicle and It is the distance between the front axle and the center of the vehicle. gravity.
Une estimation de l'angle de dérive est donnée simplement par l'expression suivante (ar est l'angle roue) : S= ar+,8±.çp On construit simplement un observateur de Ça' et p à l'aide de la mesure de vitesse de lacet et de la vitesse du véhicule. An estimate of the drift angle is given simply by the following expression (ar is the wheel angle): S = ar +, 8 ± .çp We simply construct an observer of Ca 'and p using the measure of yaw rate and vehicle speed.
Afin par exemple de favoriser un mode de pilotage pour les faibles glissements par rapport à un autre mode de pilotage pour les forts glissements, on peut choisir le paramètre de composition a selon une relation de la forme: a, = avec d constant d+ 6'1 Pour de grandes valeurs de l'angle de dérive et pour une vitesse élevée du véhicule la force issue du modèle télé manipulation est privilégiée. Cette sélection assure une meilleure prise en compte de la limite d'adhérence. Pour de petits angles, le modèle de commande en couple est favorisé. In order, for example, to favor a control mode for the small glides with respect to another control mode for the strong glides, one can choose the parameter of composition a according to a relation of the form: a, = with d constant d + 6 ' 1 For large values of the drift angle and for a high speed of the vehicle the force resulting from the remote manipulation model is preferred. This selection ensures a better consideration of the limit of adhesion. For small angles, the torque control model is favored.
Dans d'autres situations, comme par exemple dans le cas de butées des roues, on peut prendre en compte un effort important au niveau de l'actionneur roue en utilisant une nouvelle expression de a qui fait intervenir Fs. Ainsi, lorsqu'une différence d'angle se crée entre la position désirée des roues et l'angle réel des roues, selon une relation de la forme: Angle_volant * coefficient_de_réduction l'effort FS devient grand. On peut alors choisir a ainsi: az = d I + SF avec d constant s Pour faire intervenir tous ces effets, dans un mode particulier de réalisation, le module de réglage 45 détermine un a comme produit des ai précédents: a=a,Éa2...an La passivité est garante de sécurité. Elle permet de s'assurer que l'énergie induite par un système est inférieure ou égale à l'énergie fournie en entrée de ce système. Les commandes qui ont été mise en oeuvre dans l'approche hybride sont passives si les paramètres de réglage sont bien choisis. In other situations, as for example in the case of wheel stops, one can take into account a significant force at the level of the wheel actuator using a new expression of a which involves Fs. Thus, when a difference in angle is created between the desired position of the wheels and the actual angle of the wheels, according to a relationship of the form: Angle_volant * coefficient_of_reduction the effort FS becomes large. We can then choose as follows: az = d I + SF with d constant s To make all these effects intervene, in a particular embodiment, the adjustment module 45 determines an a as the product of the preceding ai: a = a, Éa2 Passivity is a guarantee of security. It ensures that the energy induced by a system is less than or equal to the energy input of this system. The commands that have been implemented in the hybrid approach are passive if the setting parameters are well chosen.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le module de réglage 45 comporte des moyens pour caractériser les différents paramètres de réglage qui assurent la passivité de la direction assistée découplée de l'invention: Vt a(t) e 0,11 Y,n<_1 ys ?--1 Av 0 Ap>_0 VV Kp(V)0; Kv(V)0; C0 l /-,,, ?0 Les paramètres homogènes à des grandeurs mécaniques doivent également être choisis de manière cohérente et réaliste (inerties, raideurs, etc.). According to a particular embodiment of the invention, the adjustment module 45 comprises means for characterizing the various adjustment parameters that ensure the passivity of the decoupled power steering of the invention: Vt a (t) e 0.11 Y , n <_1 ys - 1 Av 0 Ap> _0 VV Kp (V) 0; Kv (V) 0; C0 l / - ,,,? 0 The parameters homogeneous with mechanical quantities must also be chosen in a coherent and realistic manner (inertia, stiffness, etc.).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2919255A1 (en) | 2007-07-23 | 2009-01-30 | Renault Sas | Steering mechanism for e.g. motor vehicle, has generation module for generating braking set point for braking system based on torque exerted on operating unit, where set point is sent to braking system |
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| FR2795378A1 (en) | 1999-06-25 | 2000-12-29 | Renault | Power assisted steering system includes sensor determining vehicle speed, and control determining required current in assisting motor |
| FR2813576A1 (en) | 2000-09-01 | 2002-03-08 | Renault | Method of detecting wheel adhesion loss for motor vehicle with power steering involves using steering angle and servo output values to predict slippage |
| EP1243496A2 (en) * | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Audi Ag | Apparatus for a steering system with a steering element and method for generation of a steering moment for a steering element |
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2004
- 2004-07-22 FR FR0408122A patent/FR2873343B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2873343B1 (en) | 2006-09-22 |
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