FR3092312A1 - Procédé de contrôle d’un système de direction assistée, comprenant une première motorisation et une seconde motorisation et mettant en œuvre une étape d’évaluation et de régulation. - Google Patents

Procédé de contrôle d’un système de direction assistée, comprenant une première motorisation et une seconde motorisation et mettant en œuvre une étape d’évaluation et de régulation. Download PDF

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Abstract

Procédé de contrôle (100) d’un système de direction assistée (1), comprenant une première motorisation (M1) et une seconde motorisation (M2) disposées en parallèle et mettant en œuvre une étape d’évaluation et de régulation (H) calculant la première demande de compensation (C1) et la seconde demande de compensation (C2) en fonction du premier écart (Δ1) et du second écart (Δ2). Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Procédé de contrôle d’un système de direction assistée, comprenant une première motorisation et une seconde motorisation et mettant en œuvre une étape d’évaluation et de régulation.
L’invention concerne le domaine des systèmes de directions assistées et plus particulièrement un procédé de contrôle d’un système de direction assistée.
Un système de direction assistée d’un véhicule a pour objet de permettre à un conducteur, ou à un calculateur dans le cas des véhicules autonomes, de contrôler une trajectoire du véhicule en modifiant un angle d’orientation des roues du véhicule.
Pour cela, le système de direction assistée électrique comprend au moins un moteur de contrôle exerçant un couple sur une crémaillère et/ou sur un volant de direction.
Généralement, le moteur de contrôle est un moteur électrique dit « sans balais », ou « brushless » en anglais. Le moteur de contrôle reçoit en entrée un couple cible à exercer, c'est-à-dire une consigne de couple, et applique un couple exercé correspondant à un couple physique sur la crémaillère ou sur le volant de direction.
Dans la suite de la description, et par commodité de lecture, on assimile le terme « couple » à une valeur de consigne de couple. Seul les termes « couple exercé » et « couple moteur » représentent un couple physique ou la valeur dudit couple physique.
L’au moins un moteur de contrôle est un élément du système de direction assistée permettant de garantir la trajectoire du véhicule. Ainsi, la sécurité des occupants du véhicule est liée à un bon fonctionnement du moteur de contrôle.
Afin de répondre à l’exigence de sécurité du système de direction, il est d’usage d’installer un moteur de contrôle muni de deux motorisations distinctes, c'est-à-dire une première motorisation et une seconde motorisation ségréguée, les deux motorisations étant autonomes, et disposées en parallèle, chaque motorisation ayant une alimentation propre, recevant en entrée un couple moteur cible à exercer, correspondant à une fraction du couple cible, et appliquant un couple moteur. Les motorisations peuvent fonctionner indépendamment, et/ou simultanément.
En cas d’une dégradation permanente jugée d’ordre sécuritaire d’une des deux motorisations, c'est-à-dire une dégradation importante mettant en cause la sécurité du système de direction comme par exemple une défaillance totale d’une des deux motorisations, la seconde motorisation reçoit en entrée un couple moteur cible égal au couple cible jusqu’à la réparation de la motorisation défaillante.
Lorsque les deux motorisations sont réputées fonctionnelles, on garantit un fonctionnement optimisé du moteur de contrôle tant sur une consommation énergétique, que sur une minimisation des vibrations, en répartissant le couple cible sur les deux motorisations. Les deux motorisations reçoivent en entrée une fraction du couple cible. Les deux motorisations ont alors un fonctionnement simultané de sorte que leur comportement global est assimilable à une motorisation seule. Les deux motorisations assurent chacune une délivrance d’un couple moteur dont la somme est égale au couple exercé et correspond sensiblement au couple cible.
Généralement, le couple moteur est sensiblement égal au couple moteur cible. Cependant, le couple réalisé par la motorisation peut présenter un écart au regard du couple moteur cible. Cet écart ne remet pas en cause son fonctionnement global mais limite le couple moteur maximum pouvant être exercé par ladite motorisation.
Cet écart peut être un écart systématique ou un écart ponctuel.
Un écart systématique est inhérent à une conception des deux motorisations. Les deux motorisations ont des éléments identiques ou utilisant une même technologie et présenteront donc dans certains cas un écart entre le couple moteur et la consigne demandée, c'est-à-dire le couple moteur cible, en tout ou partie identique.
Un écart systématique touchant les deux motorisations en même temps peut, par exemple, apparaître lors d’une manœuvre de parking prolongée ou répétée. En effet, lors de la manœuvre de parking les motorisations vont être soumises à de fortes sollicitations augmentant leur température interne ; leur capacité à se refroidir étant limité, il faut diminuer leur couple moteur maximum pour éviter un endommagement permanent.
Un écart systématique touchant les deux motorisations en même temps peut aussi, par exemple, être lié à la technologie des motorisations. En effet, transmettre et recevoir un couple moteur cible et le mettre physiquement en application n’est pas instantané, c'est-à-dire qu’il y a un retard d’application. Dans un système de direction assistée, ce retard d’application, qui se matérialise à un instant t par un écart systématique, est de l’ordre de 10ms.
Un écart ponctuel est un écart affectant uniquement une motorisation comme par exemple une dégradation d’un élément d’une chaine de contrôle ou une entrée de cette chaine de contrôle, par exemple une alimentation électrique de la motorisation.
On peut remarquer que des mécanismes de détection d’une dégradation permanente ne sont, par conception, jamais prédictif : une dégradation permanente de la chaîne de contrôle sera donc, avant d’être considérée comme telle, envisagée comme un écart ponctuel.
Ainsi, la motorisation affectée par un écart est réputée fonctionnelle mais peut ne pas délivrer le couple moteur attendu à un instant donné. Le couple moteur est donc différent du couple moteur cible. La somme des couples moteurs des deux motorisations est différente du couple cible. Le couple cible n’est donc pas exercé en totalité.
Afin d’assurer une redondance des deux motorisations, et donc afin d’assurer que le couple cible est autant que possible exercé en totalité à un instant donné, il est connu de réaliser une fonction de compensation entre les deux motorisations.
La fonction de compensation peut être de type « maître-esclave », c'est-à-dire que la fonction de compensation ne peut se faire que dans un seul sens à la fois et détermine, au moyen de signaux externes aux motorisations tels que par exemple une tension d’un courant d’alimentation de chaque motorisation, ou une température interne de chaque motorisation, la motorisation pouvant produire le couple moteur le plus important et donc le sens de la compensation. On nommera par la suite cette motorisation, la motorisation esclave. A l’inverse, la motorisation pouvant produire le couple moteur le moins important, est nommée la motorisation maître. La fonction de compensation détermine alors la part du couple moteur cible non réalisée par la motorisation maître ; cette part du couple moteur cible est ensuite ajoutée par la fonction de compensation au couple moteur cible de la motorisation esclave. De cette manière, le couple produit par la motorisation esclave compense le couple produit par la motorisation maître. Le couple cible est produit en totalité.
Cette fonction de compensation de type « maître-esclave » ne donne pas entièrement satisfaction, car si un écart ponctuel apparaît sur la motorisation esclave, la motorisation maître ne le compensera pas. Or, la fonction de compensation détermine la motorisation maître et la motorisation esclave de façon imprécise et/ou très complexe au moyen d’un grand nombre de signaux externes, et entraine dans certains cas une mauvaise exploitation du potentiel des deux motorisations.
Afin de pallier les inconvénients ci-dessus, il est également connu une fonction de compensation de type « double » telle qu’illustrée en figure 1. Cette fonction de compensation définit, lors d’une étape de distribution D’a, que chaque motorisation doit réaliser un couple distribué 2’a, 2’’a ayant une valeur égale à une fraction du couple cible 1a, puis la fonction de compensation calcule pour chaque motorisation un écart 5’a, 5’’a entre le couple moteur cible 3’a, 3’’a et un couple moteur estimé. Le couple moteur estimé est proche du couple moteur 4’a, 4’’a. Cependant, le couple moteur estimé diffère du couple moteur par quelques correctifs et erreurs. Afin de faciliter la compréhension de l’invention, le couple moteur estimé sera confondu avec le couple moteur 4’a, 4’’a dans la suite de la description. Cet écart 5’a, 5’’a correspondra par la suite à une demande de compensation de la première motorisation vers la seconde motorisation, ou inversement. Enfin, la fonction de compensation ajoute la demande de compensation 5’a calculée pour la première motorisation au couple distribué 2’’a de la seconde motorisation et inversement, c'est-à-dire la demande de compensation 5’’a calculée pour la seconde motorisation au couple distribué 2’a de la première motorisation. De cette manière, chaque motorisation compense l’écart 5’a, 5’’a de l’autre motorisation.
Par exemple, dans le cas d’un fonctionnement optimal de chaque motorisation, le couple moteur cible 3’a, 3’’a de chaque motorisation est égal au couple distribué 2’a, 2’’a. Chaque motorisation produit alors un couple moteur 4’a, 4’’a égal au couple moteur cible 3’a, 3’’a. La demande de compensation 5’a, 5’’a entre la première motorisation et la seconde motorisation, ou inversement, est nulle.
Suivant un autre exemple, en cas de présence d’un écart ponctuel sur la première motorisation par exemple, le couple moteur 4’a est différent du couple moteur cible 3’a. La demande de compensation 5’a calculée pour la première motorisation est donc différent de 0. La demande de compensation 5’a est donc ajoutée au couple distribué 2’’a de la seconde motorisation. Le couple moteur cible de la seconde motorisation est donc égal au couple distribué 2’’a augmenté de la demande de compensation 5’a. La seconde motorisation réalise alors un couple moteur égal au couple distribué 2’’a augmenté de la demande de compensation 5’a.
Cette fonction de compensation de type « double » est plus précise et plus efficace que la fonction de compensation de type « maître-esclave » dans les situations décrites ci-dessus, car elle permet de compenser les écarts ponctuels de chaque motorisation dans les deux sens.
Cependant, dans le cas de la présence d’un écart systématique, la première motorisation ne fournira pas à un instant t le couple moteur 4’a attendu et enverra une demande de compensation 5’a à la seconde motorisation et la seconde motorisation ne fournira pas le couple moteur 4’’a attendu et enverra une demande de compensation 5’’a à la première motorisation.
Plus précisément, un ordonnancement de la fonction de compensation entraine que la demande de compensation 5’a, 5’’a calculée au temps t est appliquée à un temps t+1, c'est-à-dire qu’il y a un décalage temporel entre la détermination de la demande de compensation 5’a, 5’’a et sa prise en compte par l’autre motorisation. Le décalage correspond au délai d’une tâche de l’ordonnancement soit environ 1ms.
Ainsi, au temps t+1, chaque motorisation reçoit un couple moteur cible 3’a, 3’’a égal au couple distribué 2’a, 2’’a, que les motorisations ne peuvent réalisées, augmenté de la demande de compensation 5’a, 5’’a. L’écart entre le couple moteur et le couple moteur cible augmente par rapport au temps t. De ce fait, la première motorisation enverra une demande de compensation 5’a à la seconde motorisation plus importante que la demande de compensation déterminée au temps t, et la seconde motorisation enverra également une demande de compensation 5’’a à la première motorisation plus importante que la demande déterminée au temps t. Ces demandes de compensation 5’a, 5’’a seront prises en compte au temps t+2.
Tant que les motorisations reçoivent un couple distribué 2’a, 2’’a qu’elles ne peuvent réaliser, la demande de compensation 5’a, 5’’a augmente.
Ainsi, au temps t+x, x étant un entier naturel, chaque motorisation reçoit un couple moteur cible 3’a, 3’’a égal au couple distribué 2’a, 2’’a, que les motorisations peuvent réaliser, augmenté de la demande de compensation 5’a, 5’’a calculé au temps t+x-1. Les motorisations fournissent alors un couple exercé 6a supérieur au couple cible 1a souhaité. Il s’agit d’un phénomène de rebond entraînant une instabilité de la fonction de compensation de type « double ».
En outre, les compensations de type « double » ou « Maître-esclave » présentent la caractéristique de compenser tout ou partie des écarts systématiques, ce qui n’est pas le cas pour une motorisation seule. Cette compensation de tout ou partie des écarts systématiques engendre une différence de comportement non maitrisée entre un système à une motorisation présentant par définition des écarts systématiques, et un système composé de deux motorisations avec compensation.
L’invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités en proposant une fonction de compensation de type « double » minimisant la demande de compensation 5’a, 5’’a demandée à chaque motorisation en fonction des écarts systématiques présentés par les deux motorisations de contrôle.
L’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un système de direction assistée, comprenant une première motorisation et une seconde motorisation disposées en parallèle, ledit procédé de contrôle mettant en œuvre :
- une étape de distribution déterminant un premier couple distribué, et un second couple distribué à partir d’un couple cible,
- une étape de détermination ajoutant une première demande de compensation au premier couple distribué de manière à déterminer un premier couple moteur cible, et ajoutant une seconde demande de compensation au second couple distribué de manière à déterminer un second couple moteur cible,
- une étape de réalisation dans laquelle la première motorisation exerce un premier couple moteur dépendant du premier couple moteur cible, et la seconde motorisation exerce un second couple moteur dépendant du second couple moteur cible,
- une étape de compensation calculant un premier écart en fonction du premier couple moteur et du premier couple moteur cible, et calculant un second écart en fonction du second couple moteur et du second couple moteur cible,
caractérisé en ce que le procédé de contrôle met en œuvre une étape d’évaluation et de régulation en calculant la première demande de compensation et la seconde demande de compensation en fonction du premier écart et du second écart.
Le procédé de contrôle selon l’invention cherche à distinguer une fraction du premier écart et du second écart qui est générée systématiquement, c'est-à-dire générée par un écart systématique, et une fraction du premier écart et du second écart qui est générée ponctuellement, c'est-à-dire par un écart ponctuel , de sorte que seule la fraction du premier écart et du second écart qui est générée par un défaut ponctuel fasse l’objet de la première demande de compensation et de la seconde demande de compensation.
En effet, la demanderesse a compris que les inconvénients des fonctions de compensation de type « double » et « maitre-esclave » de l’état de l’art est liée à ce que la première demande de compensation et la seconde demande de compensation cherchent à effacer sans distinction les écarts ponctuels mais aussi les écarts systématiques. Autrement dit, dans l’état de l’art, la fonction de compensation cherche à ce qu’un écart entre le couple cible et un couple exercé, correspondant à la somme du premier couple moteur et du second couple moteur, soit nul sans distinction si l’écart est ponctuel ou systématique.
Un écart systématique s’applique sur les deux motorisations ou correspond à un élément intrinsèque normal à la motorisation. Ainsi, un écart systématique de couple détecté sur une motorisation, l’est par définition également sur l’autre motorisation. Si cet écart est compensable et compensé, le comportement des deux motorisations combinées est très différent du comportement d’une motorisation seule. Si cet écart de couple n’est pas compensé, ou compensable à un instant t, cela entraine donc le phénomène de rebond discuté ci-dessus.
Le procédé de contrôle selon l’invention permet grâce à l’étape d’évaluation et de régulation de garantir un bon niveau de précision en n’utilisant que le premier écart et le second écart pour déterminer la fraction de l’écart à compenser, c'est-à-dire la fraction de l’écart liée à un écart ponctuel correspondant à la demande de compensation.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape de compensation calcule le premier écart en soustrayant le premier couple moteur et le premier couple moteur cible, et calcule un second écart en soustrayant le second couple moteur et le second couple moteur cible
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape d’évaluation et de régulation minimise une somme de la première demande de compensation, de la seconde demande de compensation, du premier écart, du second écart et d’un résidu.
Le résidu correspond à la fraction, du premier écart et du second écart, générée systématiquement, c'est-à-dire par un écart systématique. Autrement dit, le résidu correspond à l’écart qui ne sera pas compensé entre le couple cible et le couple exercé.
Ainsi, le procédé selon l’invention autorise qu’un écart entre le couple cible et le couple exercé ne soit pas compensé. De cette manière, le procédé distingue les écarts systématiques et les écarts ponctuels.
Le résidu est ajustable.
Selon une caractéristique de l'invention, l’l’étape d’évaluation et de régulation effectue une minimisation quadratique de la somme.
Ainsi on obtient une solution analytique de l’écart entre le couple cible et le couple exercé permettant de déterminer la première demande de compensation et la seconde demande de compensation.
Selon une caractéristique de l'invention, l’étape d’évaluation et de régulation calcule que la seconde demande de compensation est égale au second écart moins le premier écart, et que la première demande de compensation est égale à 0, lorsque le signe du premier écart et le signe du second écart sont identiques et que la valeur absolue du premier écart est supérieure à la valeur absolue du second écart.
Selon une caractéristique de l'invention, l’étape d’évaluation et de régulation calcule que la seconde demande de compensation est égale à 0, et que la première demande de compensation est égale au premier écart moins le second écart, lorsque le signe du premier écart et le signe du second écart sont identiques et que la valeur absolue du premier écart est inférieure à la valeur absolue du second écart.
Selon une caractéristique de l'invention, l’étape d’évaluation et de régulation calcule que la seconde demande de compensation est égale à l’opposé de la somme du premier écart et du second écart, et que la première demande de compensation est égale à 0, lorsque le signe du premier écart et le signe du second écart sont différents et que la valeur absolue du premier écart est supérieure à la valeur absolue du second écart.
Selon une caractéristique de l'invention, l’étape d’évaluation et de régulation calcule que la seconde demande de compensation est égale à 0, et que la première demande de compensation est égale à l’opposé de la somme du premier écart et du second écart, lorsque le signe du premier écart et le signe du second écart sont différents et que la valeur absolue du premier écart est inférieure à la valeur absolue du second écart.
Ainsi on obtient une solution empirique de l’écart entre le couple cible et le couple exercé permettant de déterminer la première demande de compensation et la seconde demande de compensation.
La solution empirique donne des résultats proches de la solution analytique et est plus facile à mettre en œuvre.
Selon une caractéristique de l'invention, l’étape d’évaluation et de régulation calcule une valeur de la première demande de compensation et une valeur de la seconde demande de compensation sur un intervalle de temps en fonction d’une valeur du premier écart calculé par l’étape de compensation à un premier instant précédent l’intervalle de temps et d’une valeur du second écart calculé par l’étape de compensation à un deuxième instant précédent l’intervalle de temps.
Le procédé de contrôle selon l’invention met en œuvre une boucle de contrôle sur une succession d’intervalles de temps. L’étape de compensation est une boucle ouverte sur la première demande de compensation et sur la seconde demande de compensation.
Selon une caractéristique de l'invention, le premier instant et le deuxième instant sont compris dans le même intervalle de temps.
L’invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre d’exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
est une représentation schématique d’un procédé de contrôle selon l’état de l’art ;
est une représentation schématique d’un procédé de contrôle selon l’invention ;
est une représentation schématique du procédé de contrôle selon l’invention à un intervalle de temps;
est une représentation simplifiée du procédé de contrôle selon l’invention ;
est un graphique représentant une solution analytique d’une première demande de compensation en fonction d’un premier couple de perturbation et d’un second couple de perturbation ;
est un graphique représentant une solution analytique d’une seconde demande de compensation en fonction du premier couple de perturbation et du second couple de perturbation ;
est un graphique représentant une solution analytique d’un résidu en fonction du premier couple de perturbation et du second couple de perturbation ;
est un graphique représentant une solution empirique de la première demande de compensation en fonction du premier couple de perturbation et du second couple de perturbation ;
est un graphique représentant une solution empirique de la seconde demande de compensation en fonction du premier couple de perturbation et du second couple de perturbation ;
est un graphique représentant une solution empirique du résidu en fonction du premier couple de perturbation et du second couple de perturbation ;
est une représentation d’un système de direction assistée d’un véhicule.
L’invention concerne un procédé de contrôle 100 d’un système de direction assistée 1 pour véhicule 2, et plus particulièrement pour véhicule 2 automobile destiné au transport de personnes.
De façon connue en soi, et tel que cela est visible sur la figure 11, ledit système de direction assistée 1 comprend un volant de conduite 3 qui permet à un conducteur de manœuvrer ledit système de direction assistée 1 en exerçant un effort, dit « couple volant » T3, sur ledit volant de conduite 3.
Ledit volant de conduite 3 est monté sur une colonne de direction 4, guidée en rotation sur le véhicule 2, et qui engrène, au moyen d’un pignon de direction 5, sur une crémaillère 6, qui est elle-même guidée en translation dans un carter de direction 7 fixé audit véhicule 2.
Le procédé de contrôle 100 selon l’invention pourrait également s’appliquer dans un système de direction ne comprenant pas un lien mécanique entre le volant de conduite 3 et la crémaillère 6. Ce type de système de direction est également appelé « steer by wire ».
De préférence, les extrémités de ladite crémaillère 6 sont reliées chacune à une biellette de direction 8, 9 raccordée au porte-fusée d’une roue directrice 10, 11 (respectivement une roue gauche 10 et une roue droite 11), de telle sorte que le déplacement longitudinal en translation de la crémaillère 6 permet de modifier l’angle de braquage (angle de lacet) des roues directrices.
Les roues directrices 10, 11 peuvent par ailleurs de préférence être également des roues motrices.
Le système de direction assistée 1 comprend également un moteur de contrôle 12 destiné à fournir un couple exercé F pour assister la manœuvre dudit système de direction assistée 1.
Le couple exercé F est déterminé par un calculateur 20 qui détermine notamment à partir du couple volant T3 mesuré au moyen du capteur 23, un couple cible E.
Le moteur de contrôle 12 peut venir en prise, le cas échéant par l’intermédiaire d’un réducteur de type réducteur à engrenage, soit sur la colonne de direction 4 elle-même, pour former un mécanisme dit « à simple pignon », soit directement sur la crémaillère 6, au moyen par exemple d’un second pignon 13 distinct du pignon de direction 5 qui permet à la colonne de direction 4 d’engrener sur la crémaillère 6, de sorte à former un mécanisme dit « à double pignon », tel que cela est illustré sur la figure 11, ou bien encore au moyen d’une vis à billes qui coopère avec un filetage correspondant de ladite crémaillère 6, à distance dudit pignon de direction 5.
Le moteur de contrôle 12 est de préférence un moteur électrique, à double sens de fonctionnement, et préférentiellement un moteur électrique rotatif, de type brushless.
En outre, afin de répondre à l’exigence de sécurité du système de direction 1, le moteur de contrôle 12 est muni de deux motorisations distinctes, c'est-à-dire une première motorisation M1 et une seconde motorisation M2, telles que représentées en figure 2, positionnées en parallèle.
La première motorisation M1 est autonome par rapport à la seconde motorisation M2. Elle reçoit en entrée un premier couple moteur cible E1 à exercer et applique un premier couple moteur F1 sur la crémaillère 6.
La seconde motorisation M2 est autonome par rapport à la première motorisation M1. Elle reçoit en entrée un second couple moteur cible E2 à exercer et applique un second couple moteur F2 sur la crémaillère 6.
Le procédé de contrôle 100 selon l’invention met en œuvre des étapes D, A, B, G, H qui sont schématiquement représentées en figure 2.
Plus précisément, le procédé de contrôle 100 comprend une étape de distribution D. Cette étape de distribution D répartit le couple cible E sur chacune des motorisations M1, M2. Plus précisément, l’étape de distribution D détermine un premier couple distribué E’1 qui est destiné à être appliqué par la première motorisation M1 sur la crémaillère 6 et un second couple distribué E’2 qui est destiné à être appliqué par la seconde motorisation M2 sur la crémaillère 6. Préférentiellement, et en l’absence d’une défaillance de l’une des motorisation M1, M2, l’étape de distribution détermine que :
Ou
Et
avec x1 compris entre 0 et 1
Le procédé de contrôle 100 selon l’invention comprend également une étape de détermination A ajoutant une première demande de compensation C1 au premier couple distribué E’1 de manière à déterminer le premier couple moteur cible E1, et ajoutant une seconde demande de compensation C2 au second couple distribué E’2 de manière à déterminer le second couple moteur cible E2.
Le procédé de contrôle 100 selon l’invention comprend ensuite une étape de réalisation B dans laquelle la première motorisation M1 exerce le premier couple moteur F1 dépendant du premier couple moteur cible E1, et la seconde motorisation M2 exerce le second couple moteur F2 dépendant du second couple moteur cible E2.
Un design des motorisations M1, M2 détermine un temps de réactivité correspondant au temps nécessaire pour que la motorisation M1, M2 exerce un couple demandé. Autrement dit, si la motorisation M1, M2 reçoit en entrée un couple de x N.m, avec x un nombre décimal positif, il faut le temps de réactivité pour que la motorisation exerce un couple de x N.m. Avant que ce temps de réactivité ne soit écoulé, la motorisation exerce un couple inférieur à x N.m. Il s’agit d’un effet normal à une régulation interne de la motorisation permettant d’assurer un compromis entre stabilité et réactivité.
Le temps de réactivité implique qu’un intervalle de temps inférieur au temps de réactivité, la motorisation M1, M2 ne produise pas le couple moteur cible E1, E2. Autrement dit, à un intervalle de temps inférieur au temps de réactivité, le couple moteur F1, F2 est différent du couple moteur cible E1, E2.
Par la suite, lorsqu’une motorisation M1, M2 ne réalise pas le couple moteur cible E1, E2, on dira qu’il y a un écart sur la motorisation M1, M2.
Plus précisément, on dira qu’il y a un écart systématique lorsque l’écart est lié à un élément intrinsèque normal à la motorisation M1, M2 tel que le temps de réactivité ou lorsque l’écart touche les deux motorisations M1, M2 au même instant, tel que la température. On dira qu’il y a un écart ponctuel lorsque l’écart affecte uniquement une motorisation M1, M2 tel qu’une dégradation d’un élément d’une chaîne de contrôle.
Ainsi lorsqu’une motorisation M1, M2 ne réalise pas le couple moteur cible E1, E2, il y a un écart induit par ladite motorisation M1, M2, l’écart pouvant être composé d’un écart systématique et d’un écart ponctuel.
La somme du premier couple moteur F1 et du second couple moteur F2 correspond sensiblement au couple exercé F par le moteur de contrôle 12 aux frottements, et phénomènes d’inertie près.
Enfin, le procédé de contrôle 100 met également en œuvre une étape de compensation G. L’étape de compensation G reçoit un premier couple moteur estimé qui est sensiblement égal au premier couple moteur F1. Le premier couple moteur estimé diffère du premier couple moteur F1 par quelques correctifs et erreurs. Afin de faciliter la compréhension de l’invention, le premier couple moteur estimé sera confondu avec le premier couple moteur F1 dans la suite de la description.
L’étape de compensation G calcule un premier écart Δ1 en fonction du premier couple moteur F1 et du premier couple moteur cible E1. Le premier écart Δ1 représente ainsi une partie du premier couple moteur cible non réalisé par la première motorisation M1, aussi par la suite appelé premier couple de perturbation D1.
L’étape de compensation G reçoit également un second couple moteur estimé qui est sensiblement égal au second couple moteur F2. Le second couple moteur estimé diffère du second couple moteur F2 par quelques correctifs et erreurs. Afin de faciliter la compréhension de l’invention, le second couple moteur estimé sera confondu avec le second couple moteur F2 dans la suite de la description.
L’étape de compensation G calcule un second écart Δ2 en fonction du second couple moteur F2 et du second couple moteur cible E2. Le second écart Δ2 représente ainsi une partie du second couple moteur cible non réalisée par la seconde motorisation M2, aussi par la suite appelé second couple de perturbation D2.
Le premier écart Δ1 et le second écart Δ2 représente l’écart entre le couple exercé F et le couple cible E, c'est-à-dire la valeur d’une perturbation s’appliquant sur le moteur de contrôle 12. Afin d’obtenir un couple exercé F proche du couple cible E, la somme du premier écart Δ1 et du second écart Δ2 doit être la plus faible possible. Autrement dit :
Cependant, le premier écart Δ1 et le second écart Δ2 représentent un écart qui est la somme d’un écart ponctuel et un écart systématique. Or afin de préserver la stabilité du procédé de contrôle, seul la fraction de l’écart liée à un écart ponctuel d’une motorisation M1, M2 doit être compensé par l’autre motorisation M1, M2.
Ainsi, le procédé de contrôle 100 met en œuvre une étape d’évaluation et de régulation H. L’étape d’évaluation et de régulation H détermine au moyen du premier écart Δ1 et du second écart Δ2, la première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2, représentant la fraction de l’écart liée à un écart ponctuel.
Un exemple du procédé de contrôle à un intervalle de temps t est illustré en figure 3. Sur la figure 3, à l’intervalle de temps t, le couple cible E est égal à 6 N.m. L’étape de distribution D détermine que le premier couple distribué E’1 est égal à 3 N.m et que le second couple distribué E’2 est égal à 3 N.m.
La première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2, calculées à un intervalle de temps t-1 et s’appliquant à l’intervalle de temps t, sont nulles.
Plus précisément, la première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2, utilisées par l’étape de détermination A à l’intervalle de temps t, ont été calculées en fonction d’une valeur du premier écart Δ1 calculé par l’étape de compensation H à un premier instant précédent l’intervalle de temps t et d’une valeur du second écart Δ2 calculé par l’étape de compensation H à un deuxième instant précédent l’intervalle de temps t.
Ainsi, le premier couple moteur cible E1 est égal à 3 N.m et le second couple moteur cible E2 est égal à 3 N.m.
La première motorisation M1 présente un écart et ainsi produit, lors de l’étape de réalisation B, un premier couple moteur F1 de 1 N.m au lieu de 3 N.m comme demandé. L’étape de compensation G calcule donc, à l’intervalle de temps t, que le premier écart Δ1 est égal à 2 N.m.
La seconde motorisation M2 présente également un écart et ainsi produit, lors de l’étape de réalisation B, un second couple moteur F2 de 2 N.m au lieu de 3 N.m comme demandé. L’étape de compensation G calcule donc, à l’intervalle de temps t que le second écart Δ2 est égal à 1 N.m.
Le procédé de contrôle 100 comprend ensuite une étape d’évaluation et de régulation H qui détermine la première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2 qui seront appliqués à l’intervalle de temps t+1.
La première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2, calculées à un intervalle de temps t, en fonction du premier écart Δ1 calculé à un premier instant précédent l’intervalle de temps t+1 et du second écart Δ2 calculé à un deuxième instant précédent l’intervalle de temps t+1, s’appliquent à l’intervalle de temps t +1.
L’étape d’évaluation et de régulation H calculant la première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2 en fonction du premier écart Δ1 et du second écart Δ2 est plus précisément décrite en s’appuyant sur la représentation simplifiée du procédé de contrôle 100 de la figure 4.
Dans la représentation simplifiée, lors de l’étape de réalisation B, la première motorisation M1 exerce un premier couple moteur idéal F’1 qui est égal au premier couple moteur cible E1, et la seconde motorisation exerce un second couple moteur idéal F’2 qui est égal au second couple moteur cible E2.
Cependant, la première motorisation M1 reçoit un premier couple de perturbationD1 qui correspond au premier écart Δ1. Ainsi, la somme du premier couple moteur idéal F’1 et du premier couple de perturbation D1 est égale au premier couple moteur F1. Autrement dit, le premier couple de perturbation D1 représente le couple non réalisé par la première motorisation M1 à cause d’un écart, ponctuel ou systématique, s’appliquant sur la première motorisation.
En outre, la seconde motorisation M2 reçoit un second couple de perturbation D2 qui correspond au second écart Δ2. Ainsi, la somme du second couple moteur idéal F’2 et du second couple de perturbation D2 est égale au second couple moteur F2. Autrement dit, le second couple de perturbation D2 représente le couple non réalisé par la seconde motorisation M2 à cause d’un écart, ponctuel ou systématique, s’appliquant sur la seconde motorisation.
Le procédé de contrôle 100 cherche à ce que le couple exercé F, égal à la somme du premier couple moteur F1 et du second couple moteur F2, soit proche couple cible E, correspondant à la somme du premier couple distribué E’1 et du second couple distribué E’2.
Plus précisément, le procédé de contrôle 100 cherche à compenser une fraction du premier couple de perturbation D1 et une fraction du second couple de perturbation D2 liées à un écart ponctuel, et non une fraction du premier couple de perturbation D1 et une fraction du second couple de perturbation D2 liées à un écart systématique. Ainsi, le procédé de contrôle 100 autorise que la première demande de compensation C1 et la seconde demande de compensation C2 soient différentes du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2. Le procédé de contrôle 100 autorise un résidu R tel que
Ainsi, à partir de la représentation simplifiée de la figure 4, le procédé de contrôle 100 cherche :
Ainsi, le procédé de contrôle 100 résout l’équation :
Avec C1* la valeur optimale correspondante à C1, C2* la valeur optimale correspondante à C2 et R* la valeur optimale correspondante à R.
La solution de l’équation Math 7 peut également être écrite, avec α1, α2, α3, et α4 appartenant à l’ensemble de réels :
L’équation Math 8 peut être écrite :
Avec :
L’étape d’évaluation et de régulation H peut, selon un mode de réalisation analytique, effectuer une minimisation quadratique de l’équation Math 9 :
Avec S > 0 une matrice de pondération
En fin de compte, le procédé de contrôle 100 considère une première hypothèse selon laquelle, le premier couple de perturbation D1, et le second couple de perturbation D2 correspondent à une image d’une capacité de production de la première motorisation et de la seconde motorisation, c'est-à-dire que moins la motorisation peut produire le couple moteur cible demandé, plus le couple de perturbation sera important et moins nous souhaiterons utiliser ladite motorisation pour compenser; la valeur absolue du couple de perturbation doit pénaliser la demande de compensation.
Le procédé de contrôle 100 considère également une seconde hypothèse selon laquelle, le résidu R est ajustable, c'est-à-dire que le résidu R doit être généralement faible mais qu’il peut augmenter lorsque le premier couple de perturbation D1 est sensiblement égal au second couple de perturbation D2 ; le résidu est pénalisé en fonction de la valeur absolue de l’écart entre le premier couple de perturbation D1 et le second couple de perturbation D2.
En fin de compte, on obtient des solutions analytiques représentées en figures 5, 6 et 7. Plus précisément, la figure 5 illustre une solution analytique de la première demande de compensation C1 en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2, la figure 6 illustre une solution analytique de la seconde demande de compensation C2 en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2 et la figure 7 illustre une solution analytique du résidu R en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2.
L’étape d’évaluation et de régulation peut, selon un mode de réalisation empirique, effectuer une minimisation empirique l’équation Math 9.
Dans ce cas, on détermine que :
Couple de perturbation (D1, D2) Couple de compensation (C1, C2) Résidu (R)
Signe(D1)=Signe(D2) C1 = 0C2 = -D1 + D2 2.D2
C1 = -D2 + D1C2 = 0 2.D1
Signe(D1)≠Signe (D2) C1 = 0C2 = - (D1 + D2) 0
C1 = - (D1 + D2)C2 = 0 0
En fin de compte, on obtient des solutions empiriques représentées en figures 8, 9 et 10. Plus précisément, la figure 8 illustre une solution empirique de la première demande de compensation C1 en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2, la figure 9 illustre une solution empirique de la seconde demande de compensation C2 en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2 et la figure 10 illustre une solution empirique du résidu R en fonction du premier couple de perturbation D1 et du second couple de perturbation D2.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d’équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l’invention.

Claims (9)

  1. Procédé de contrôle (100) d’un système de direction assistée (1), comprenant une première motorisation (M1) et une seconde motorisation (M2) disposées en parallèle, ledit procédé de contrôle (100) mettant en œuvre :
    - une étape de distribution (D) déterminant un premier couple distribué (E’1), et un second couple distribué (E’2) à partir d’un couple cible,
    - une étape de détermination (A) ajoutant une première demande de compensation (C1) au premier couple distribué (E’1) de manière à déterminer un premier couple moteur cible (E1), et ajoutant une seconde demande de compensation (C2) au second couple distribué (E’2) de manière à déterminer un second couple moteur cible (E2),
    - une étape de réalisation (B) dans laquelle la première motorisation (M1) exerce un premier couple moteur (F1) dépendant du premier couple moteur cible (E1), et la seconde motorisation (M2) exerce un second couple moteur (F2) dépendant du second couple moteur cible (E2),
    - une étape de compensation (G) calculant un premier écart (Δ1) en fonction du premier couple moteur (F1) et du premier couple moteur cible (E1), et calculant un second écart (Δ2) en fonction du second couple moteur (F2) et du second couple moteur cible (E2),
    caractérisé en ce que le procédé de contrôle (100) met en œuvre une étape d’évaluation et de régulation (H) calculant la première demande de compensation (C1) et la seconde demande de compensation (C2) en fonction du premier écart (Δ1) et du second écart (Δ2).
  2. Procédé de contrôle (100) selon la revendication 1, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) minimise une somme de la première demande de compensation (C1), de la seconde demande de compensation (C2), du premier écart (Δ1), du second écart (Δ2) et d’un résidu (R).
  3. Procédé de contrôle (100) selon la revendication 2, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) effectue une minimisation quadratique de la somme.
  4. Procédé de contrôle (100) selon la revendication 2, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) calcule que la seconde demande de compensation (C2) est égale au second écart (Δ2) moins le premier écart (Δ1), et que la première demande de compensation (C1) est égale à 0, lorsque le signe du premier écart (Δ1) et le signe du second écart (Δ2) sont identiques et que la valeur absolue du premier écart (Δ1) est supérieure à la valeur absolue du second écart (Δ2).
  5. Procédé de contrôle (100) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 4, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) calcule que la seconde demande de compensation (C2) est égale à 0, et que la première demande de compensation (C1) est égale au premier écart (Δ1) moins le second écart (Δ2), lorsque le signe du premier écart (Δ1) et le signe du second écart (Δ2) sont identiques et que la valeur absolue du premier écart (Δ1) est inférieure à la valeur absolue du second écart (Δ2).
  6. Procédé de contrôle (100) selon l'une quelconque des revendications 2, 4 ou 5, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) calcule que la seconde demande de compensation (C2) est égale à l’opposé de la somme du premier écart (Δ1) et du second écart (Δ2), et que la première demande de compensation (C1) est égale à 0, lorsque le signe du premier écart (Δ1) et le signe du second écart (Δ2) sont différents et que la valeur absolue du premier écart (Δ1) est supérieure à la valeur absolue du second écart (Δ2).
  7. Procédé de contrôle (100) selon l'une quelconque des revendications 2, ou 4 à 6, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) calcule que la seconde demande de compensation (C2) est égale à 0, et que la première demande de compensation (C1) est égale à l’opposé de la somme du premier écart (Δ1) et du second écart (Δ2), lorsque le signe du premier écart (Δ1) et le signe du second écart (Δ2) sont différents et que la valeur absolue du premier écart (Δ1) est inférieure à la valeur absolue du second écart (Δ2).
  8. Procédé de contrôle selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’évaluation et de régulation (H) calcule une valeur de la première demande de compensation (C1) et une valeur de la seconde demande de compensation (C2) sur un intervalle de temps (t) en fonction d’une valeur du premier écart (Δ1) calculé par l’étape de compensation (G) à un premier instant précédent l’intervalle de temps (t) et d’une valeur du second écart (Δ2) calculé par l’étape de compensation (G) à un deuxième instant précédent l’intervalle de temps (t).
  9. Procédé de contrôle selon la revendication 8, dans lequel le premier instant et le deuxième instant sont compris dans le même intervalle de temps.
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