FR3035529A1 - Procede et dispositif de couplage de simulation d'un systeme partiel d'un controleur a commande evenementielle et systeme partiel d'installation - Google Patents

Abstract

Procédé (20) de couplage de simulation d'un système partiel de contrôleur (11) et d'un système partiel d'installation (12) à commande événementielle, dans lequel le système partiel (12) enregistre une variable d'état (φ) déclenchant un événement avec une première dérivée dans le temps (ω). Le système partiel (12) est simulé (20) à partir d'une valeur de départ (φ1, ωi, αi) sur un intervalle de temps de simulation ([ti, ti+1]) prédéterminé, par la commande d'un algorithme de couplage (13), et il transmet une valeur finale (φi+1,ωi+1,αi+1) que l'on atteint après la simulation (21) à l'algorithme de couplage (13). Le système partiel de contrôleur (11) est simulé (22) sur l'intervalle de temps de simulation ([ti, ti+1]) commandé par l'algorithme de couplage (13), et détermine une évolution dans le temps (φ(t)) des variables d'état (φ) sur l'intervalle de temps de simulation ([ti, ti+1]) en fonction de la valeur de départ (φi, ωi, αi).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de cou- plage de simulation d'un système partiel de contrôleur à commande événementielle ainsi qu'un système partiel d'installation.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et un programme d'ordinateur ainsi qu'un support d'enregistrement pour un tel programme appliquant le procédé. Etat de la technique Le document EP 2 442 248 Al décrit un procédé permet- tant de réduire l'erreur introduite par le procédé d'extrapolation dans un couplage de simulation. La détermination du signal d'erreur introduit pendant le couplage de simulation sert à modifier les extrapolations suivantes pour compenser l'influence de l'erreur. Ce procédé permet en outre, grâce à la paramétrisation simple et indépendante du procédé d'extrapolation, de faire un ajustement adaptatif des para- mètres de sorte qu'il convient ainsi également pour des applications à des commandes par macro-pas. Il est possible de localiser dans le temps et d'interpréter l'erreur. Ce procédé s'applique de manière générale à la simulation non itérative multi-taux de systèmes dynamiques.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de couplage de simulation d'un système partiel de contrôleur et d'un système partiel d'installation à commande événementielle, caractérisé en ce que le système partiel d'installation enregistre une variable d'état déclen- chant un événement avec une première dérivée dans le temps, le système partiel d'installation est simulé à partir d'une valeur de départ sur un intervalle de temps de simulation prédéterminé, par la commande d'un algorithme de couplage, le système partiel d'installation transmet une valeur finale que l'on atteint après la simulation à l'algorithme de couplage, et le système partiel de contrôleur est simulé sur l'intervalle de temps de simulation commandé par l'algorithme de couplage, le système partiel de contrôleur détermine une évolution dans le temps des variables d'état sur l'intervalle de temps de simulation en fonction de la valeur de départ.

3035529 2 L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur appliquant ce procédé et un support de mémoire lisible par une machine et contenant l'enregistrement du programme ainsi qu'un dispositif pour appliquer le procédé.

5 L'avantage de la solution de l'invention réside dans une meilleure adaptation du couplage de simulation d'un système partiel avec un modèle à commande événementielle, par exemple un appareil de commande (unité de commande électronique ECU). Ainsi, pour le fonctionnement correct d'un appareil de commande à commande évé- 10 nementielle, cela permet de déterminer de manière précise les événe- ments internes à l'unité de commande ECU on évitera ainsi toute défaillance du système de commande ECU par une prévision défectueuse ou retardée d'une manière non prévisible des événements qui résultent par exemple des solutions connues. Les conditions posées à 15 de tels systèmes de couplage de simulation pour une détermination précise du signal généré par un événement dans le système partiel est rempli ici par la solution proposée en ce que l'on détermine l'évolution chronologique du signal de l'angle du vilebrequin d'une manière fiable dans le modèle ECU.

20 Selon des développements avantageux, le chemin lui- même se compose de parties de modèles à commande événementielle. Cela est par exemple le cas du modèle d'un moteur à combustion interne dans lequel l'instant de fermeture de la soupape d'admission correspond à un tel cas. Si l'on subdivisait l'unité ECU en plusieurs 25 modules calculés selon une trame angulaire et effectué un couplage de simulations, on aurait un cas comparable. Cette application peut également être réalisée par la présente invention. Selon un autre développement, dans un couplage de si- mulation par un modèle ECU et un modèle à combustion interne, on 30 utilise la position angulaire du vilebrequin du modèle de l'installation pour générer des événements dans le modèle ECU. Le procédé décrit permet de déterminer de manière fiable et précise le signal de la position angulaire du vilebrequin dans le modèle du contrôleur exécuté dans le couplage de simulation avec le modèle du moteur.

3035529 3 Suivant une caractéristique avantageuse du procédé le couplage de simulation du système partiel de contrôleur et du système partiel d'installation se fait en série, et la transmission de la valeur finale précède la simulation du sys- 5 tème partiel de contrôleur. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé le système partiel de contrôleur reconstruit la dérivée première à l'aide d'une première intégrale dans le temps sur l'intervalle de temps à partir d'une dérivée seconde en fonction du temps de variable d'état, 10 - le système partiel de contrôleur reconstruit l'évolution de la valeur des variables d'état à l'aide d'une seconde intégrale en fonction du temps pour la dérivée première sur l'intervalle de temps. Suivant une autre caractéristique du procédé les valeurs de départ et les valeurs finales se rapportent à la dérivée première, 15 - l'algorithme de couplage détermine la dérivée première par un quo- tient de différence dans le premier intervalle de simulation de la dérivée seconde, et - l'algorithme de couplage transmet la dérivée seconde au système partiel de contrôleur.

20 Suivant une autre caractéristique avantageuse du procé- dé la valeur de départ et la valeur finale se rapportent à la dérivée seconde, - l'algorithme de couplage saisit la dérivée seconde pour au moins sa valeur finale, et 25 - l'algorithme de couplage transmet la dérivée seconde au système partiel de contrôleur. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procé- dé la valeur de départ et la valeur finale se rapportent à la variable d'état, 30 l'algorithme de couplage transmet la valeur de départ et la valeur finale au système partiel de contrôleur, et le système partiel de contrôleur fait l'approximation de l'évolution de la valeur des variables d'état par interpolation de la valeur de départ et de la valeur finale.

3035529 4 Suivant une autre caractéristique avantageuse du procé- dé le couplage de simulation du système partiel de contrôleur et du système partiel d'installation se fait en parallèle, la valeur de départ et la valeur finale se rapportent à une dérivée 5 seconde dans le temps des variables d'état, l'algorithme de couplage transmet la valeur finale au système partiel de contrôleur, et le système partiel de contrôleur fait la prévision de l'évolution de la valeur des variables d'état à l'aide de la valeur finale.

10 Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un exemple de couplage de simulation d'un 15 contrôleur et d'un modèle de trajet selon un premier mode de réa- lisation, la figure 2 montre la séquence d'exécution d'un algorithme de couplage du premier mode de réalisation, la figure 3 montre la détermination de la vitesse de rotation de 20 l'angle de vilebrequin et de sa position angulaire dans un modèle ECU, la figure 4 montre la détermination de la vitesse de rotation du vilebrequin et la position angulaire dans un second mode de réalisation du modèle ECU, 25 la figure 5 montre la séquence d'exécution d'un algorithme de couplage d'un quatrième mode de réalisation, la figure 6 montre un exemple du chronogramme du signal de vitesse de rotation dans un modèle ICE et d'un signal prévisionnel dans le modèle ECU selon le procédé de couplage décrit dans le 30 quatrième mode de réalisation. Description de modes de réalisation de l'invention Les modèles participant au couplage de simulation sont commandés par des algorithmes de couplage. La figure 1 montre un exemple de deux modèles, un modèle ICE matérialisé par un système 35 partiel d'installation 12 et un modèle ECU matérialisé par un système 3035529 5 partiel de contrôleur 11 qui échangent des données par un algorithme de couplage 13 et sont commandés par celui-ci. Le système partiel d'installation 12 et le système partiel de contrôleur 11 comportent chacun un premier sous-système 15, un second sous-système 16, et un 5 troisième sous-système 18 influencés par la demande 17 du conducteur et un quatrième sous-système 19. Un premier mode de réalisation de l'invention repose sur le fait que dans cette variante du couplage de simulation, la position angulaire, par exemple celle de l'arbre de vilebrequin calcule sur la base 10 de la macro-étape de l'intervalle de simulation [to,ti] des valeurs trans- mises de l'angle, de la vitesse et de l'accélération angulaire. Cela se fait comme suit : L'instant to est le premier instant de communication entre le système partiel d'installation 12 et le système partiel de contrôleur 15 11. L'algorithme de couplage 13 initialise le système partiel de contrô- leur 11 et le système partiel d'installation 12. A cet instant, seule l'initialisation du système partiel d'installation 12 peut se faire complètement ; cela signifie que le système partiel d'installation 12 contient toutes les données nécessaires à la première simulation. Pour la pre- 20 mière simulation du système partiel de contrôleur 11, il manque néan- moins l'évolution de la position angulaire du vilebrequin. Ainsi, l'algorithme de couplage 13 commence tout d'abord la simulation du système partiel d'installation 12. Le temps de simulation correspond à la durée d'une macro-étape. La fin de cette étape est indiquée par 25 l'instant ti à la figure 2. A cet instant, l'algorithme de couplage 13 arrête la simulation du système partiel d'installation 12 et enregistre les valeurs des signaux de sortie ICE. De façon préférentielle, pour économiser des ressources de calcul, il ne s'agit que de la valeur de départ, par exemple coo et de la valeur finale, par exemple coi de chaque signal de 30 sortie. Ainsi, la première et la dernière valeurs du signal de vitesse de rotation de moteur coo simulées à l'aide de la structure de couple 23 dans l'intervalle de temps de simulation [to,ti] sont saisies par l'algorithme de couplage 13 et on détermine l'accélération angulaire moyenne aol du vilebrequin en appliquant l'équation suivante : 35 3035529 6 ACD Wi o = At t1 -t0 L'algorithme de couplage 13 commence alors la simulation du système partiel de contrôleur 11 pour le même intervalle de 5 temps de simulation [to,ti], c'est-à-dire entre l'instant to et l'instant t1. Pour que le système partiel de contrôleur 11 détermine correctement ses événements internes, on reproduit le signal angulaire de vilebrequin cf) dans le système partiel de contrôleur 11. Pour cela, on calcule la vitesse de rotation du vilebrequin selon la forme suivante : 10 dt + w Et ensuite on intègre l'équation suivante : 15 (p(t) = Ces fonctions sont intégrées dans le système partiel de contrôleur 11 de la figure 1. Selon ce procédé 20 on maintient constante l'accélération angulaire du vilebrequin dans chaque intervalle de temps de simulation 20 entre [ti,ti+1] pour que la valeur de départ coo et la valeur finale coi du signal de vitesse de rotation du moteur déterminées par la reconstruction 14 dans le système partiel de contrôleur 11 correspondent aux valeurs calculées par le système partiel d'installation 12. La figure 3 montre la représentation uniformisée de cette 25 fonction dans son schéma bloc. Les intégrateurs utilisés pour le calcul de la vitesse de rotation et de l'angle du vilebrequin sont toujours remis au début de l'intervalle de simulation [ti,ti+1] à la valeur de départ de la vitesse de rotation (po ou à la position angulaire de vilebrequin coo fournie par l'algorithme de couplage 13. Ces moyens évitent la dérive des 30 signaux par rapport aux signaux générés par le système partiel d'installation 12 sur la durée de simulation.

3035529 7 Dès que le système partiel de contrôleur 11 s'est arrêté à l'instant ti, on mémorise les valeurs de sortie du système partiel de contrôleur 11 de préférence seulement les valeurs aux instants to et ti. Ensuite, on transfère les valeurs de sortie du système partiel de contrôleur 5 ii à l'instant ti au système partiel d'installation 12 et on démarre la simulation du système partiel d'installation 12 pour un autre intervalle de temps de simulation [ti,t2] comme le montre la figure 2. On répète cette opération jusqu'à la fin du temps de simulation. Selon une seconde forme de réalisation, on détermine 10 l'accélération angulaire du vilebrequin, non par l'algorithme de couplage 13, mais directement fournie par le système partiel d'installation 12 comme le montre la figure 4. L'algorithme de couplage 13 peut ainsi saisir la valeur de départ ao et la valeur finale ai de l'accélération sur l'intervalle de temps de simulation [to,ti] et calculer à partir de là, 15 l'accélération moyenne sur l'intervalle de temps de circulation [to,ti] et transmettre l'information au système partiel de contrôleur 11. Selon une autre forme du procédé, l'algorithme de cou- plage 13 ne saisit qu'une valeur finale al de l'accélération angulaire du moteur à la fin de l'intervalle de temps de simulation [to,ti] et transfère 20 cette valeur au système partiel de contrôleur 11. Le premier mode de réalisation a l'avantage, vis-à-vis de cette variante, d'avoir un écart moindre des signaux reconstruits 14 dans le système partiel de contrôleur 11 par rapport aux signaux correspondant du système partiel d'installation 12.

25 La reconstruction 14 du signal d'angle de vilebrequin peut également se faire selon un troisième mode de réalisation à partir de l'interpolation directe entre deux positions angulaires de vilebrequin. Pour cela, l'algorithme de couplage 13 transmet la valeur de départ (po et la valeur finale qi de la position angulaire au système partiel de con- 30 trôleur 11 et le modèle calcule alors l'évolution dans le temps du signal par approximation. Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, on ne reconstruit pas le signal de position angulaire de vilebrequin dans le système partiel de contrôleur 11, mais on l'obtient par prévision.

3035529 8 La prévision du signal est intéressante si l'algorithme de couplage 13 démarre le système partiel d'installation 12 et le système partiel de contrôleur 11 non en mode série, c'est-à-dire successivement comme le montre la figure 2, mais en mode parallèle c'est-à-dire simul- 5 tanément. Dans ce cas, les valeurs finales cpi+1,coi+1,ai+1 de l'accélération angulaire du moteur, de la vitesse de rotation et de la position angulaire du vilebrequin au début de l'intervalle de simulation (macro-étape) [ti,ti+1] ne sont pas connues pour l'intervalle de temps de simulation [ti,ti+1], mais sont pour cela obtenues par révision dans le système par- u) tiel de contrôleur 11. Le procédé de calcul de cette variante est présenté à la figure 5. Un procédé simple pour la prévision de l'accélération an- gulaire a sur l'intervalle de temps de simulation actuel [ti,ti+1] consiste à reprendre la valeur finale de l'intervalle de temps de simulation précé- 15 dent [ti_i,ti]. Par exemple, pour l'intervalle de temps de simulation [ti,t2], entre les instants ti et t2 (voir figure 6) on prend l'accélération angulaire du moteur a 12Ecu dans le système partiel de contrôleur 11, égale à l'accélération angulaire du moteur aolicE dans le système partiel d'installation 12 entre les instants de simulation to et ti. Dans le pre- 20 mier intervalle de temps de simulation [to,fi] on fixe toutefois une valeur de départ pour (a) dans le système partiel de contrôleur 11. Si l'on fixe à zéro cette valeur de départ (ao) et si on ne représente que les valeurs aux instants de communication, alors de signal de vitesse de rotation résultant dans le système partiel de contrôleur 11 suivra comme repré- 25 senté à la figure 6, le signal de vitesse de rotation calculé par le système partiel de l'installation 12 avec un retard correspondant à la longueur de l'intervalle de temps de simulation [ti,ti+1]. L'implémentation de cette variante ne nécessite pas de modification importante du système partiel d'installation 12 et du sys- 30 tème partiel de contrôleur 11 décrits pour la première, la seconde et la troisième forme de réalisation. La fonction de remise à l'état pour déterminer la vitesse de rotation du moteur et la position de l'angle de vilebrequin sont conservées comme dans le premier mode de réalisation. Les algorithmes de couplage décrits dans les autres va- 35 riantes peuvent être exécutés avec un intervalle de simulation constant 3035529 9 ou variable [ti,ti+1]. Cela signifie que le temps compris entre les instants de communication ont une valeur constante ou variable. Pour ges algorithmes de couplage avec des intervalles de simulation variable [ti,ti+1] on peut utiliser par exemple les événements dans la simulation pour 5 retenir la simulation du système partiel de contrôleur 11 comme par exemple le vilebrequin qui atteint une certaine position angulaire. 10

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1°) Procédé (20) de couplage de simulation d'un système partiel de contrôleur (11) et d'un système partiel d'installation (12) à commande événementielle, caractérisé en ce que le système partiel d'installation (12) enregistre une variable d'état ((p) déclenchant un événement avec une première dérivée dans le temps (6)), le système partiel d'installation (12) est simulé (21) à partir d'une valeur de départ ((pi,coi, ai) sur un intervalle de temps de simula- tion ([ti,ti+1]) prédéterminé, par la commande d'un algorithme de couplage (13), le système partiel d'installation (12) transmet une valeur finale ((pi+1,(oi+ 1, ai+i) que l'on atteint après la simulation (21) à l'algorithme de couplage (13), et le système partiel de contrôleur (11) est simulé (22) sur l'intervalle de temps de simulation ([ti,ti+1]) commandé par l'algorithme de couplage (13), le système partiel de contrôleur (11) détermine une évolution dans le temps (cp(t)) des variables d'état ((p) sur l'intervalle de temps de simulation ([ti,ti+1]) en fonction de la valeur de départ ((pi, Ct)i, C).
2. 2°) Procédé (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couplage de simulation du système partiel de contrôleur (11) et du système partiel d'installation (12) se fait en série et la transmission de la valeur finale ((pi+i, ai+i) précède la simu- lation (22) du système partiel de contrôleur (11).
3. 3°) Procédé (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système partiel de contrôleur (11) reconstruit (14) la dérivée première ((o) à l'aide d'une première intégrale dans le temps (f) sur l'intervalle de temps ([ti,ti+1]) à partir d'une dérivée seconde en fonction du temps (a) de variable d'état ((p), 3035529 11 le système partiel de contrôleur (11) reconstruit (14) l'évolution de la valeur (q)(t)) des variables d'état (cp) à l'aide d'une seconde intégrale en fonction du temps (f) pour la dérivée première (co) sur l'intervalle de temps ([ti,ti+1]). 5 4°) Procédé (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les valeurs de départ ((pi, coi, ai) et les valeurs finales (cpi+1, coi+i,ai+i) se rapportent à la dérivée première (co), 10 l'algorithme de couplage (13) détermine la dérivée première (co) par un quotient de différence dans le premier intervalle de simulation ([ti,ti+1]) de la dérivée seconde (a), et l'algorithme de couplage (13) transmet la dérivée seconde (a) au système partiel de contrôleur (11). 15 5°) Procédé (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur de départ ((pi, coi, ai) et la valeur finale (cpi+1, ai+i) se rappor- tent à la dérivée seconde (a), 20 l'algorithme de couplage (13) saisit la dérivée seconde (a) pour au moins sa valeur finale (ai), et l'algorithme de couplage (13) transmet la dérivée seconde (a) au système partiel de contrôleur (11). 25 6°) Procédé (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de départ ((pi, coi, ai) et la valeur finale (cpi+1, ai+i) se rappor- tent à la variable d'état (cp), - l'algorithme de couplage (13) transmet la valeur de départ (q0) et 30 la valeur finale ((pi) au système partiel de contrôleur (11), et - le système partiel de contrôleur (11) fait l'approximation de l'évolution de la valeur (q)(t)) des variables d'état (cp) par interpolation de la valeur de départ (q0) et de la valeur finale ((M. 3035529 12 7°) Procédé (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couplage de simulation du système partiel de contrôleur (11) et du système partiel d'installation (12) se fait en parallèle, 5 - la valeur de départ ((pi, coi, ai) et la valeur finale (cpi-Ei, coi+i,ai+i) se rapportent à une dérivée seconde dans le temps (a) des variables d'état (cp), - l'algorithme de couplage (13) transmet la valeur finale (ai) au sys- tème partiel de contrôleur (11), et 10 - le système partiel de contrôleur (11) fait la prévision de l'évolution de la valeur (cp(t)) des variables d'état (cp) à l'aide de la valeur finale (ai). 8°) Programme d'ordinateur exécutant le procédé (20) selon l'une quel- 15 conque des revendications 1 à 7. 9°) Support de mémoire lisible par une machine contenant l'enregistrement du programme d'ordinateur selon la revendication 8. 20 10°) Dispositif (10) exécutant le procédé (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 25