FR2909414A3 - Controlling speed set point determining device for e.g. motor vehicle, has determining unit determining effort set point produced by propulsion system based on user set point and on gradient of road on which dynamic system is displaced - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF D' ELABORATION D'UNE CONSIGNE DE VITESSE DE PILOTAGE D'UNDEVICE FOR PREPARING A SPEED CONTROL SPEED OF A
SYSTEME DYNAMIQUE ENTRAINE PAR UN SYSTEME DE PROPULSION, EN FOCNTION D'UNE PENTE D'UNE VOIE SUR LAQUELLE SE DEPLACE LE DIT SYSTEME DYNAMIQUE L'invention concerne un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système dynamique entraîné par un système de propulsion, comprenant notamment un moyen pour détecter une consigne utilisateur de vitesse finale sur la base de l'actionnement par l'utilisateur d'un organe de commande d'accélération. L'invention est notamment intéressante pour le pilotage d'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, ou pour la simulation d'un fonctionnement d'un tel véhicule automobile, à des fins de formation, de diagnostic ou de loisir. Il est connu notamment de Dl (demande FR 06 54496) de traduire l'action d'un utilisateur d'un système dynamique, tel qu'un véhicule automobile, sur un organe de commande d'accélération, une pédale d'accélération par exemple, par une valeur de consigne de vitesse instantanée à faire réaliser par le système de propulsion du système dynamique. Sur la figure 1 est représenté un dispositif selon Dl, permettant d'élaborer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*. La consigne utilisateur finale VF* est déterminée à partir du degré d'actionnement de l'organe de commande d'accélération par l'utilisateur, par exemple l'angle d'enfoncement de la pédale d'accélération, et d'un gain statique K11, qui peut dépendre notamment du régime de fonctionnement du système de propulsion, d'un rapport de 2909414 2 boîte de vitesse du système dynamique, de paramètres de fonctionnement du système dynamique, etc. Le dispositif de la figure 1 comprend notamment un moyen 14 pour déterminer une consigne d'effort instantané F* en 5 fonction de la consigne utilisateur de vitesse finale VF*, et un moyen 16 pour calculer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'un modèle du système dynamique. Le moyen 14 comprend un comparateur 141 pour produire un paramètre d'écart (eV) entre la consigne 10 utilisateur de vitesse finale VF* et une mesure de la consigne de vitesse instantanée actuelle V*, et un filtre 142 produisant la consigne d'effort instantanée F* selon une relation de la forme F* = f (EV) . On a ainsi une actualisation permanente de la consigne de vitesse 15 instantanée V* à appliquer au système de propulsion. Les différents moyens sont décrits en détails dans Dl. La commande d'un système dynamique par une consigne de vitesse instantanée est une alternative à la commande d'un système dynamique par une consigne de couple 20 instantanée, qui présente des avantages détaillés dans Dl, notamment en termes de temps de mise au point et de possibilités de réglage (séparation de la définition du comportement du système dynamique et du système d'entraînement). 25 Toutefois, le dispositif d'élaboration de consigne instantané selon Dl ne permet pas de reproduire le comportement d'un système dynamique commandé par une consigne de couple auquel la plupart des conducteurs de véhicules automobiles sont habitués. DYNAMIC SYSTEM DRIVEN BY A PROPULSION SYSTEM, IN FOCNTION OF A SLOPE OF A TRACK ON WHICH THE DYNAMIC DYNAMIC SYSTEM MOVES The invention relates to a device for generating a control speed setpoint for a driven dynamic system. by a propulsion system, including means for detecting a final speed user setpoint based on user actuation of an acceleration control member. The invention is particularly interesting for driving a motor vehicle driven by a powertrain, or for the simulation of an operation of such a motor vehicle, for training, diagnostic or leisure purposes. It is known in particular from Dl (application FR 06 54496) to translate the action of a user of a dynamic system, such as a motor vehicle, on an acceleration control member, an accelerator pedal for example , by an instantaneous speed reference value to be made by the propulsion system of the dynamic system. FIG. 1 shows a device according to D1 for developing an instantaneous speed command V * as a function of a final speed user instruction VF *. The final user instruction VF * is determined from the degree of actuation of the acceleration control member by the user, for example the angle of depression of the accelerator pedal, and a static gain K11, which may depend in particular on the operating speed of the propulsion system, a ratio of 2909414 2 speed box of the dynamic system, operating parameters of the dynamic system, etc. The device of FIG. 1 notably comprises a means 14 for determining an instantaneous force setpoint F * as a function of the final speed user set point VF *, and a means 16 for calculating an instantaneous speed setpoint V * as a function of a model of the dynamic system. The means 14 comprises a comparator 141 for producing a deviation parameter (eV) between the final speed user reference VF * and a measurement of the current instantaneous speed reference V *, and a filter 142 producing the effort instruction instantaneous F * according to a relation of the form F * = f (EV). There is thus a permanent updating of the instantaneous speed setpoint V * to be applied to the propulsion system. The different means are described in detail in Dl. The control of a dynamic system by an instantaneous speed instruction is an alternative to the control of a dynamic system by an instantaneous torque setpoint, which has detailed advantages in D1, in particular in terms of focusing time and adjustment possibilities (separation of the definition of the behavior of the dynamic system and the drive system). However, the instantaneous reference generating device according to D1 does not make it possible to reproduce the behavior of a dynamic system controlled by a torque setpoint to which most motor vehicle drivers are accustomed.
L'invention propose un nouveau dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse ne présentant pas cet inconvénient. The invention proposes a new device for generating a speed setpoint that does not have this drawback.
2909414 3 Ainsi L'invention concerne un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système dynamique entraîné par un système de propulsion, tel que par exemple un véhicule automobile entraîné par un groupe 5 motopropulseur, comprenant : • un moyen pour déterminer une consigne d'effort instantané F* à produire par le système de propulsion en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*, 10 • un moyen pour calculer une consigne de vitesse instantanée en fonction d'un modèle dynamique du système dynamique et de la consigne d'effort instantané, Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que 15 le moyen de détermination détermine la consigne d'effort instantané F* en fonction également d'une pente d'une voie sur laquelle se déplace le système dynamique. Ainsi, le dispositif selon l'invention tient compte non seulement de la volonté de l'utilisateur, mais également 20 de la pente de la voie sur laquelle circule le véhicule pour déterminer la consigne de vitesse instantanée. Le dispositif selon l'invention permet ainsi, si cela est souhaité et par des choix appropriés de paramètres détaillés plus loin, de prendre en compte l'effet naturel 25 de la pente. L'utilisateur a ainsi le même ressenti, lorsqu'il utilise un système dynamique commandé par une consigne de couple ou un système dynamique commandé par une consigne de vitesse. Selon un mode de réalisation, le moyen de détermination 30 comprend : • un filtre, pour calculer une consigne d'effort de référence (FO*), 2909414 4 • un soustracteur, pour soustraire à la consigne d'effort de référence (FO*) un paramètre correctif (FP*) fonction de la pente. Le filtre est identique à celui d'un dispositif connu. Le 5 soustracteur permet quant à lui de prendre en compte la pente sous la forme d'un terme correctif qui vient se soustraire à la consigne d'effort de référence. Le moyen de détermination peut également comprendre un moyen de calcul du paramètre correctif, en fonction de la 10 pente (ppente) et d'un coefficient de pondération (K(sp, ppente)). Le coefficient de pondération peut être une constante. Le coefficient de pondération peut également être fonction : • du signe (sp) de la pente et / ou 15 • de la pente (ppente). Il est ainsi possible en choisissant un coefficient de pondération approprié, de prendre en compte plus ou moins l'effet naturel de la pente sur le comportement du système dynamique, comme on le verra mieux plus loin dans 20 des exemples. Selon une variante, le paramètre correctif est obtenu par une relation de la forme FP* = ppente*K(sp)*M*g, avec : • ppente, la pente • sp, un signe de la pente 25 • K(sp, ppente), le coefficient de pondération • M, une masse du système dynamique • g, une constante de gravité Le paramètre correctif peut ainsi être vu comme une perturbation de la consigne d'effort, qui vient se 30 soustraire ou s'ajouter à la dite consigne d'effort. La pente peut être déterminée par : • un capteur de mesure de pente, ou 2909414 5 • un traitement mathématique d'un signal produit par un capteur de mesure d'une accélération du système dynamique, tel qu'un accéléromètre.Thus, the invention relates to a device for generating a driving speed setpoint for a dynamic system driven by a propulsion system, such as for example a motor vehicle driven by a powertrain group, comprising: means for determining an instantaneous effort setpoint F * to be produced by the propulsion system as a function of a final speed user setpoint VF *; • a means for calculating an instantaneous speed reference as a function of a dynamic model of the The device according to the invention is characterized in that the determination means determine the instantaneous force reference F * as a function also of a slope of a track on which moves the dynamic system. Thus, the device according to the invention takes into account not only the will of the user, but also the slope of the track on which the vehicle is traveling to determine the instantaneous speed instruction. The device according to the invention thus allows, if desired and by appropriate choices of parameters detailed below, to take into account the natural effect of the slope. The user thus has the same feeling when using a dynamic system controlled by a torque setpoint or a dynamic system controlled by a speed setpoint. According to one embodiment, the determination means 30 comprises: • a filter, to calculate a reference force reference (FO *), • a subtractor, to subtract from the reference force reference (FO *) ) a corrective parameter (FP *) depending on the slope. The filter is identical to that of a known device. The subtractor makes it possible to take into account the slope in the form of a corrective term which is subtracted from the reference force reference. The determining means may also include means for calculating the corrective parameter, as a function of the slope (slope) and a weighting coefficient (K (sp, slope)). The weighting coefficient can be a constant. The weighting coefficient can also be a function of: • the sign (sp) of the slope and / or 15 • of the slope (slope). It is thus possible, by choosing an appropriate weighting coefficient, to more or less take into account the natural effect of the slope on the behavior of the dynamic system, as will be seen better later in examples. According to a variant, the corrective parameter is obtained by a relation of the form FP * = ppente * K (sp) * M * g, with: • slope, the slope • sp, a sign of the slope 25 • K (sp, ppente), the weighting coefficient • M, a mass of the dynamic system • g, a gravity constant The corrective parameter can thus be seen as a disturbance of the effort setpoint, which is subtracted from or added to the said effort setpoint. The slope can be determined by: a slope measuring sensor, or a mathematical processing of a signal produced by a sensor for measuring an acceleration of the dynamic system, such as an accelerometer.
5 L'invention est notamment avantageuse pour la commande d'un système dynamique tel qu'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur. Mais l'invention est également intéressante pour un système dynamique tel qu'un moyen de simulation d'un 10 comportement d'un véhicule automobile entraîné par un groupe motopropulseur, le dit moyen de simulation étant utilisé dans : / un jeu vidéo, ou / un simulateur de conduite d'un véhicule, ou 15 / un outil de diagnostic de fonctionnement d'un véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 20 dans la description qui suit d'un dispositif d'élaboration d'une consigne de vitesse selon l'invention. La description est à lire en relation avec les figures annexées parmi lesquelles : • la figure 1 antérieure, déjà décrite, est un schéma 25 bloc d'un dispositif antérieur, • la figure 2 est un schéma bloc d'un dispositif selon l'invention. Sur les dessins, les éléments de même référence sont identiques.The invention is particularly advantageous for the control of a dynamic system such as a motor vehicle driven by a powertrain. But the invention is also of interest for a dynamic system such as a means of simulating a behavior of a motor vehicle driven by a powertrain, said simulation means being used in: / a video game, or / a simulator for driving a vehicle, or 15 / a tool for diagnosing the operation of a vehicle. The invention will be better understood and other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the following description of a device for generating a speed reference according to the invention. The description is to be read in conjunction with the appended figures in which: • the earlier FIG. 1, already described, is a block diagram of an earlier device; • FIG. 2 is a block diagram of a device according to the invention; . In the drawings, the elements of the same reference are identical.
30 Comme dit précédemment, un dispositif connu d'élaboration d'une consigne de vitesse de pilotage d'un système 2909414 6 dynamique entraîné par un système de propulsion comprend (figure 1) . • un moyen 14 pour déterminer une consigne d'effort instantané F* à produire par le système de propulsion 5 en fonction d'une consigne utilisateur de vitesse finale VF*, • un moyen 16 pour calculer une consigne de vitesse instantanée V* en fonction d'un modèle dynamique du système dynamique et de la consigne d'effort instantané 10 F*. Le dispositif selon l'invention (figure 2) se distingue d'un dispositif antérieur (figure 1) essentiellement par le fait que le moyen de détermination détermine la consigne d'effort instantané F* en fonction également 15 d'une pente d'une voie sur laquelle se déplace le système dynamique. Pour cela, le moyen de détermination 14 est remplacé par un nouveau moyen de détermination 15 comprenant notamment • un filtre 142, pour calculer une consigne d'effort de 20 référence FO*, • un soustracteur 153, pour soustraire à la consigne d'effort de référence FO* un paramètre correctif FP* fonction de la pente ppente de la voie sur laquelle se déplace le système dynamique.As previously mentioned, a known device for generating a driving speed setpoint for a dynamic system driven by a propulsion system comprises (FIG. 1). A means 14 for determining an instantaneous effort setpoint F * to be produced by the propulsion system 5 as a function of a final speed user setpoint VF *, a means 16 for calculating an instantaneous speed setpoint V * according to a dynamic model of the dynamic system and the instantaneous force reference 10 F *. The device according to the invention (FIG. 2) differs from an earlier device (FIG. 1) essentially in that the determining means determines the instantaneous force setpoint F * also as a function of a slope of a path on which the dynamic system moves. For this purpose, the determination means 14 is replaced by a new determination means 15 comprising in particular: • a filter 142, for calculating a reference effort reference F0 *, • a subtractor 153, to subtract from the effort setpoint reference FO * a correction parameter FP * a function of the slope of the path on which the dynamic system moves.
25 Sur la figure 2, le moyen de détermination 15 comprend également un moyen de calcul 154 du paramètre correctif FP*, en fonction de la pente ppente et d'un coefficient de pondération K(sp, ppente), le dit coefficient de pondération étant fonction : 30 • du signe de la pente et / ou • de la pente.In FIG. 2, the determining means 15 also comprises a calculating means 154 of the corrective parameter FP *, as a function of the slope and a weighting coefficient K (sp, pp), the said weighting coefficient being function: • the sign of the slope and / or • of the slope.
2909414 7 Plus précisément, dans l'exemple de la figure 2, le paramètre correctif FP* est obtenu par une relation mathématique de la forme FP* = ppente*K(sp)*M*g, avec : • ppente, la pente exprimée en pourcentage, comprise 5 entre -1 et 1 • sp, un signe de la pente, égal à -1 si la pente est négative, et égal à 1 si la pente est positive • K(sp, ppente), le coefficient de pondération • M, une masse du système dynamique 10 • g, une constante de gravité. Le paramètre correctif est ainsi calculé comme une force de résistance à l'avancement due à la pente. La pente peut être déterminée par : • un capteur de mesure de pente, ou 15 • un traitement mathématique d'un signal produit par un capteur de mesure d'une accélération du système dynamique, tel qu'un accéléromètre, ou • un traitement mathématique d'une consigne de couple appliquée au système dynamique et de la vitesse 20 instantanée du système dynamique. Si la pente est déterminée ou mesurée sous la forme d'un angle apente, elle peut être exprimée sous la forme d'un pourcentage par l'intermédiaire d'une fonction trigonométrique, par exemple : ppente = sin (apente) .More precisely, in the example of FIG. 2, the corrective parameter FP * is obtained by a mathematical relation of the form FP * = ppente * K (sp) * M * g, with: • ppente, the slope expressed in percentage, between 5 and -1 • sp, a sign of the slope, equal to -1 if the slope is negative, and equal to 1 if the slope is positive • K (sp, inclination), the weighting coefficient • M, a mass of the dynamic system 10 • g, a gravity constant. The corrective parameter is thus calculated as a resistance force in advance due to the slope. The slope can be determined by: • a slope measuring sensor, or • a mathematical processing of a signal produced by a sensor for measuring an acceleration of the dynamic system, such as an accelerometer, or • a mathematical treatment a torque setpoint applied to the dynamic system and the instantaneous speed of the dynamic system. If the slope is determined or measured as an apex angle, it can be expressed as a percentage by means of a trigonometric function, for example: ppente = sin (apente).
25 Le coefficient de pondération peut être ajusté en fonction du comportement souhaité du système dynamique auquel est appliquée la consigne de vitesse. Dans un exemple, le coefficient K(sp, ppente) est choisi égal à zéro. Le dispositif selon l'invention a dans ce 30 cas un comportement identique à celui d'un dispositif selon Dl.The weighting coefficient can be adjusted according to the desired behavior of the dynamic system to which the speed setpoint is applied. In one example, the coefficient K (sp, ppente) is chosen equal to zero. The device according to the invention has in this case a behavior identical to that of a device according to Dl.
2909414 8 Dans autre exemple, le coefficient K(sp, apente) dépend uniquement du signe sp de la pente. Le coefficient peut alors prendre seulement deux valeurs K1 lorsque la pente est positive et K2 lorsque la pente est négative.In another example, the coefficient K (sp, apente) depends solely on the sign sp of the slope. The coefficient can then take only two values K1 when the slope is positive and K2 when the slope is negative.
5 En choisissant K1 positif lorsque la pente est positive, c'est-à-dire lorsque le système dynamique se déplace sur une voie montante, le paramètre correctif FP* est positif, de sorte que FP* vient se soustraire à la consigne de référence FO* dans le soustracteur 153. Pour 10 une même action de l'utilisateur, et donc une même consigne de vitesse finale VF*, il en résulte une diminution de la consigne d'effort F*, et une diminution correspondante de la consigne de vitesse instantanée V* appliquée au système de propulsion. Cela se traduit par 15 une baisse de la vitesse instantanée du système dynamique. On retrouve ainsi le fonctionnement habituel d'un véhicule commandé par une consigne de couple lorsqu'il se trouve en montée si le conducteur maintient identique l'enfoncement de la pédale 20 d'accélérateur, le véhicule ralentit. Inversement, en choisissant K2 négatif lorsque la pente est négative, c'est-à-dire lorsque le système dynamique se déplace sur une voie descendante, le paramètre correctif FP* est négatif, de sorte que FP* vient 25 s'additionner à la consigne de référence FO* dans le soustracteur 153. Pour une même action de l'utilisateur, et donc une même consigne de vitesse finale VF*, il en résulte une augmentation de la consigne d'effort F*, et une augmentation correspondante de la consigne de vitesse 30 instantanée V* appliquée au système de propulsion. Cela se traduit par une augmentation de la vitesse instantanée du système dynamique. On retrouve là encore le fonctionnement habituel d'un véhicule commandé par une consigne de couple lorsqu'il se trouve en descente cette 2909414 9 fois : si le conducteur maintient identique l'enfoncement de la pédale d'accélérateur, le véhicule accélère. En ajustant la valeur de K1 entre 0 et 1 et la valeur de K2 entre -1 et 0, on peut ajuster la prise en compte de 5 la pente dans la consigne de vitesse : • K1 = 0 (ou K2 = 0) : on ne tient pas compte de l'effet dû à la pente d'entraînement (ou de freinage) naturel du système d'entraînement, • K1 = 1 (ou K2 = -1) : on tient compte totalement de 10 l'effet naturel dû à la pente • K1 entre 1 et 0 (ou K2 entre -1 et 0) : on réduit l'effet naturel de la pente, jusqu'à l'annuler. A noter que K1 et K2 n'ont pas nécessairement la même valeur absolue. On peut ainsi choisir de compenser plus 15 l'effet naturel de la pente en montée qu'en descente, ou l'inverse. Les valeurs de K1 et K2 peuvent également être variables en fonction de paramètres de fonctionnement du système dynamique, comme par exemple un style de conduite, qui 20 peut soit être choisi par l'utilisateur (par l'intermédiaire d'un bouton de sélection par exemple), soit être déterminé par un procédé de détection du style de conduite de l'utilisateur. Un tel procédé est déjà connu notamment pour la réalisation de boîtes de vitesse 25 automatiques.By choosing K1 positive when the slope is positive, that is to say when the dynamic system moves on a rising channel, the corrective parameter FP * is positive, so that FP * is evading the reference reference. FO * in the subtractor 153. For the same action of the user, and therefore the same final speed setpoint VF *, this results in a decrease in the effort setpoint F *, and a corresponding decrease in the setpoint of instantaneous speed V * applied to the propulsion system. This results in a decrease in the instantaneous speed of the dynamic system. Thus the usual operation of a vehicle controlled by a torque command when it is uphill if the driver maintains the same depression of the accelerator pedal, the vehicle slows down. Conversely, by choosing negative K2 when the slope is negative, that is to say when the dynamic system moves on a downward path, the corrective parameter FP * is negative, so that FP * comes to add to the reference reference FO * in the subtractor 153. For the same action of the user, and therefore the same final speed reference VF *, this results in an increase in the effort setpoint F *, and a corresponding increase in the instantaneous speed reference V * applied to the propulsion system. This results in an increase in the instantaneous speed of the dynamic system. Here again we find the usual operation of a vehicle controlled by a torque command when it is downhill 2909414 9 times: if the driver maintains the same depression of the accelerator pedal, the vehicle accelerates. By adjusting the value of K1 between 0 and 1 and the value of K2 between -1 and 0, it is possible to adjust the taking into account of the slope in the speed reference: K1 = 0 (or K2 = 0): does not take into account the effect due to the natural drive (or braking) slope of the drive system, • K1 = 1 (or K2 = -1): the natural effect due to at the slope • K1 between 1 and 0 (or K2 between -1 and 0): the natural effect of the slope is reduced until it is canceled. Note that K1 and K2 do not necessarily have the same absolute value. One can thus choose to compensate more for the natural effect of the uphill slope than the downhill slope, or vice versa. The values of K1 and K2 can also be variable depending on the operating parameters of the dynamic system, such as a driving style, which can be selected by the user (via a selection button by example), or be determined by a method of detecting the driving style of the user. Such a method is already known in particular for producing automatic gearboxes.
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