WO2007071854A1 - Dispositif anti-roulis pour vehicules - Google Patents

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WO2007071854A1
WO2007071854A1 PCT/FR2006/051061 FR2006051061W WO2007071854A1 WO 2007071854 A1 WO2007071854 A1 WO 2007071854A1 FR 2006051061 W FR2006051061 W FR 2006051061W WO 2007071854 A1 WO2007071854 A1 WO 2007071854A1
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angle
acting
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PCT/FR2006/051061
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Inventor
Richard Pothin
Original Assignee
Renault S.A.S.
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Publication date
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    • B60G2400/10—Acceleration; Deceleration
    • B60G2400/104—Acceleration; Deceleration lateral or transversal with regard to vehicle

Definitions

  • the present invention relates to the field of land vehicle control systems, in particular wheeled motor vehicles.
  • motor vehicles are provided with a chassis, a passenger compartment, wheels connected to the chassis by a suspension mechanism with front wheels controlled by a steering wheel available to the driver in the passenger compartment of the vehicle, and steering or non-steered rear wheels
  • US 2004/01 1 7085 discloses a yaw stability control system of a vehicle equipped with a lateral acceleration sensor, a roll sensor, a steering angle sensor and a steering angle sensor. at least one speed sensor providing information to a yaw stability control unit, a control unit having roll stability and a priority and integration function unit for controlling an active suspension system. and an active anti-roll bar system
  • US 2004/01 170711 discloses a method of limiting the roll of a vehicle with a second derivative, derivative and derived type correction and a control signal sent to a braking control system or sent to a system. steering control
  • the invention is an anti-roll control system providing safety, a sense of security, comfort and a high driving pleasure.
  • the method of controlling the roll of a vehicle comprising at least one actuator capable of acting on the roll comprises the following steps: estimating a roll condition from the lateral acceleration of the vehicle, the angle of roll of the anti-roll torque applied to the vehicle, and driving situation data, and development of an asymptotic rejection instruction of disturbances acting on the roll.
  • the disturbances can thus be rejected effectively.
  • the roll condition is estimated as a function of the actuator set point and the lateral acceleration.
  • the roll condition is estimated as a function of the dynamics of the actuator.
  • the evolution of the roll state is calculated as a function of a perturbation.
  • the roll angle is measured by a sensor and the roll condition is estimated from the measured roll angle.
  • the setpoint is developed as a function of the vehicle speed, the steering angle of the front wheels and / or the brake pressure.
  • the roll control device of a vehicle comprises at least one actuator capable of acting on the roll, a module for estimating a roll condition from the lateral acceleration of the vehicle, the roll angle anti-roll torque applied to the vehicle, and driving situation data, and a module of developing an asymptotic rejection instruction of disturbances acting on the roll.
  • the vehicle is provided with a chassis, at least three wheels connected to the chassis, and a roll control device of a vehicle.
  • the device comprises at least one actuator capable of acting on the roll, a module for estimating a state of roll from the lateral acceleration of the vehicle, and the roll angle of the anti - roll torque applied to the vehicle. , and driving situation data, and a module for generating an asymptotic rejection instruction of the disturbances acting on the roll.
  • the invention applies to vehicles with four wheels, two front and two rear, three wheels, or vehicles with six or more wheels, including at least two directors.
  • the invention allows a vehicle to adopt the desired roll behavior, regardless of the driver load or the condition of the road, which in particular increases the comfort of a user of the motor vehicle.
  • the invention allows an increase in the feeling of safety, comfort and driving pleasure.
  • FIG. 1 is a schematic view of an equipped vehicle a control system according to one aspect of the invention.
  • FIG. 2 is a logic diagram of the system according to one aspect of the invention.
  • FIG. 3 is a logic diagram of the system according to another aspect of the invention.
  • the anti-roll control system 10 comprises a control unit 11, a sensor 13 of the speed of rotation of the wheels, for example before, making it possible to determine the speed V of the vehicle, a sensor 14 of the roll angle ⁇ of the vehicle, that is to say the inclination of the vehicle around its center of gravity along a longitudinal axis, and optionally a sensor 12 of the steering position of the front wheels 3 and 4, for example positioned on the actuator 9.
  • the system 10 may comprise sensors 17 and 18 of the steering angle of the rear wheels 5 and 6, and actuators 19 and 20 to orient said rear wheels 5 and 6.
  • a single sensor 17 and a single actuator 19 may be sufficient for detecting the steering angle and the orientation of the rear wheels 5 and 6. 6 may be non-directive.
  • the position and speed sensors may be optical or magnetic type, for example Hall effect, cooperating with an encoder secured to a movable part while the sensor is non-rotating.
  • the vehicle 1 comprises two anti-roll bars 15 and 16 respectively connecting the front wheels 3 and 4 and the rear wheels 5 and 6.
  • the anti-roll system 10 comprises at least one actuator as shown here, two actuators 21 and 22, respectively associated with the front and rear anti-roll bars 16 and able to act on said bars 15 and 16 to form active control order receiving anti-roll bars from the control unit 11.
  • the actuators 21 and 22 are capable, for example, of modifying the stiffness of the anti-roll bars 1 5 and 16 as a function of the setpoint received from the control unit 11.
  • the system 10 may comprise a lateral acceleration sensor 23 and a pressure sensor 24 of the braking circuit.
  • the control unit 11 can be implemented in the form of a microprocessor equipped with a random access memory, a read only memory, a central unit and input / output interfaces making it possible to receive information from the sensors and to send instructions, in particular to the anti-roll actuators 21 and 22. More precisely, the control unit 11 comprises an input block 25 receiving the signals coming from the sensors 13, 14 and 23, and in particular the vehicle speed V, the roll angle ⁇ and the lateral acceleration ⁇ x, see figure 2.
  • the vehicle speed V can be obtained by averaging the speed of the front wheels or rear wheels as measured by the sensors of an anti-lock braking system.
  • each sensor 13 is connected to an input of the control unit January 1, the control unit 1 1 then performing the average speed of the wheels.
  • the control unit 1 1 also comprises a state observer 25 for estimating information which is not measured and which is necessary for the control, in particular the disturbances which act on the vehicle.
  • the input block 23 supplies the state observer 24 with the vehicle speed V, the roll angle ⁇ , the lateral acceleration ⁇ j, and data relating to the driving situation, in particular the angle of
  • the state observer 25 may for example be constructed from a model based on the simplified equation expressing the transfer between the lateral acceleration ⁇ r and the roll angle ⁇ of the vehicle body, on the one hand, and between the applied torque ⁇ f by the anti-roll actuator and the roll angle ⁇ of the vehicle body, on the other hand. This equation can for example be written:
  • I xx + Mh 0 y is the exit considered, M the total mass of the vehicle, I X ⁇ the inertia of the vehicle body around its roll axis, ie a longitudinal axis placed higher than the ground and which may be slightly inclined forwards, L the vehicle 's wheelbase, ho the height of the center of gravity in relation to the roll axis of the vehicle body, Ei the front axle track, E 2 the track of the vehicle rear axle, OCi the steering angle of the front wheels, ⁇ the roll angle of the vehicle body, ⁇ c the roll angle of the vehicle body calculated by the model, ⁇ the body roll speed of the vehicle, ⁇ c the roll rate of the vehicle body calculated by the model, u c the target roll torque and U f the roll torque filtered by the dynamics of the actuator and thus actually applied, and ⁇ a the response time of the anti-roll actuator.
  • the observer is then constructed based on the same model but adding the perturbation to the model.
  • K o b s is the setting parameter of the observer. It can be calculated for several vehicle speeds and then interpolated to obtain K 0B s (V) and obtain a different behavior depending on the speed of the vehicle.
  • the four estimated values ⁇ c , ⁇ c , û t and d provide an estimate of the state of the vehicle that could be used by other elements of the control unit 11.
  • the control unit 11 further comprises a block 26 of asymptotic disturbance rejection.
  • the block 26 of asymptotic disturbance rejection makes it possible to make the perturbation d unobservable by relative to the output considered, in general the rolling angle ⁇ of the vehicle 1.
  • the looping is performed on the disturbance d estimated by the state observer 24.
  • the second relation gives: , + G 112 G 7 0
  • G [G 1 G 3 + G 1 T 3 )
  • the control unit 1 1 is completed by an output 27, which forms the general output of the control unit and supplies the torque setpoint u c and transmits it to the anti-roll actuators 21 and 22.
  • the anti-roll system 10 comprises both a disturbance rejection means as described above and an open-loop control for adjusting the dynamic and static roll responses of the vehicle in function.
  • the lateral acceleration or steering angle of the front wheels as described in the French patent application No. 05 07 1 13.
  • the control unit 1 1 then comprises a state observer 25 receiving the input same data as in the previous embodiment except that the torque setpoint u c is looped back to the input 24, and a disturbance rejection module 28 receiving as input the lateral acceleration jj and the driving situation data and outputting a control torque Uff.
  • the control unit 1 1 then comprises a state observer 25 receiving the input same data as in the previous embodiment except that the torque setpoint u c is looped back to the input 24, and a disturbance rejection module 28 receiving as input the lateral acceleration jj and the driving situation data and outputting a control torque Uff.
  • 1 1 comprises an adder 29 receiving as input the control torque Uff and the rejection setpoint u re j e t and performs the sum of these two values to output the setpoint torque u c .
  • the rejection and disturbance module may comprise a vehicle model 30, making it possible to estimate the information which is not measured and which is necessary for the control, see FIG. 4.
  • the model 30 makes it possible to predict the intrinsic behavior of the chassis 2 , i.e. its rolling response as a function of the transverse acceleration Y T of the vehicle.
  • the model 30 thus provides a calculated roll angle ⁇ c , a calculated roll speed 6 C and a roll torque filtered by the dynamics of the actuator and therefore actually applied ⁇ t.
  • the control unit 11 furthermore comprises a transient calculation block 31 receiving as input the aforementioned outputs of the model 30 as well as the speed V of the vehicle 1.
  • the block 31 calculates the command which makes it possible to act on the transient response and this by a pole placement. If we note the three poles of the system described above as follows:
  • Tdynn, Tdyni 2 , Tdyn 2 i, Tdyn 2 2, Tdyn 3 i, Tdyn 32 are the adjustment parameters (variable according to the speed of the vehicle V) of the transient response of the vehicle.
  • the corrector K (V 0 ) can be calculated, for each speed V 0 chosen, by the pole placement method described in the article.
  • This setting allows you to slow down the dynamic response of the vehicle while suppressing roll oscillations. This setting improves the comfort of the passenger who will feel less sudden roll when entering a turn.
  • the block 31 thus provides the coefficients K
  • the control unit 1 1 furthermore comprises a block 32 for calculating the static command, noted ⁇ c -statec, which receives as input the coefficients K 1 , K 2 and K 3 coming from the block 3 1, the speed V of the vehicle and the transverse acceleration ⁇ -f.
  • the command ⁇ c -stauq u e allows to modify the stabilized value of the roll angle of the body reached after a steering wheel of given amplitude. The result can be expressed by comparison with the static gain that would be obtained on the same vehicle without active anti-roll device:
  • Tgs is the setting parameter which can vary, if necessary, depending on the speed V.
  • the second part of the command is calculated according to the Tgs parameter as follows:
  • Tgs when the parameter Tgs is equal to 1, the static response of the vehicle is not modified, that when the parameter Tgs is greater than 1, the static response of the vehicle is increased and that when the parameter Tgs is less than 1, the static response of the vehicle is decreased.
  • Tgs it is possible to take Tgs equal to 0.8, which makes it possible to reduce the roll achieved by the vehicle body during a stabilized turn, and thus to appreciably improve the comfort of the passengers.
  • the control unit 1 1 is completed by an adder 33 and an output 34.
  • the adder 33 receives on one input the control output ⁇ c -tiansitone of the block 3 1 and on another positive input the control output ⁇ c -static block 32.
  • the output of the adder 33 is connected, on the one hand, to the output of the disturbance rejection module.
  • the steering angle OCi is used by the model 31 of the vehicle to calculate the calculated roll angle ⁇ c , a rolling state of the vehicle noted X 2; C and the torque rolled by the dynamics of the actuator is actually applied, noted ⁇ f.
  • the control unit 1 1, as shown in FIG. 5, is close to that illustrated in FIG. 4, except that the model 30 can for example be based on the following equation, with OCi the angle Turning the front wheels:
  • the torque actually applied by the actuator ⁇ f is as previously not measured, but obtained by modeling the dynamics of the actuator in the same way as before.
  • the transient calculation block 31 may be similar to that illustrated in FIG. 4.
  • the block 32 for calculating the static control makes it possible to modify the stabilized value of the roll angle of the body reached after a steering wheel of a given amplitude.
  • the result is expressed by comparison with the static gain that would be obtained on the same vehicle without active anti-roll device: ⁇ S, TABILISE ⁇
  • Tgs is the setting parameter which can vary, if necessary, depending on the speed V.
  • the second part of the command is calculated according to the Tgs parameter as follows:
  • Control unit 1 complete L'1 is as in the preceding embodiment, by an adder 33 receiving at input the output ⁇ -transitoire 2 Block 3 1 of a part, and the output ⁇ 2 -stat ic, on the other hand, from Block 32.
  • the invention provides a control law which controls the active anti-roll system and which makes it possible, thanks to an open ball strategy, to adjust the dynamic and static roll responses of the vehicle as a function of lateral acceleration or rotation. steering angle of the front wheels.
  • the adjustment may for example be a function of the speed V of the vehicle.
  • the vehicle is designed to adopt the behavior the most stable possible whatever the driver 's request and the condition of the road and offers a very high safety, a good feeling of safety, comfort and an optimized driving pleasure.
  • the invention makes it possible to benefit from a variation of the anti-roll action of the anti-roll bars 1 5 and 16 at desired moments, especially as soon as the vehicle is in a curve, and thus improves the handling of the vehicle and the driving comfort experienced by the driver.

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Abstract

Dispositif (11) de contrôle du roulis d'un véhicule (1), le dispositif (11) comprenant au moins un actionneur (21) capable d'agir sur le roulis, un module d'estimation d'un état de roulis à partir de l'accélération latérale du véhicule, de l'angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et un module d'élaboration d'une consigne de rejet asymptotique des perturbations agissant sur le roulis.

Description

DISPOSITIF ANTI-ROULIS POUR VEHICULES
La présente invention relève du domaine des systèmes de commande de véhicules terrestres, en particulier de véhicules automobiles a roues
De façon classique, les véhicules automobiles sont pourvus d 'un châssis, d ' un habitacle, de roues reliées au châssis par un mécanisme de suspension avec des roues avant directrices commandées par un volant à l a disposition du conducteur dans l 'habitacle du véhicule, et des roues arrière directrices ou non-directrices
Le document U S 2004/01 1 7085 décrit un système de commande de la stabilité en lacet d 'un véhicule équipé d ' un capteur d' accélération latérale, d 'un capteur de roulis, d ' un capteur d ' angle de braquage et d 'au moins un capteur de vitesse fournissant des informations a une unité de commande de la stabilité de lacet, une unité de commande a la stabilité de roulis et une unité de fonction de la priorité et d ' intégration permettant de commander un système de suspension active et un système de barre anti-rouli s active
Lc document U S 2004/01 1 707 1 décrit un procédé de limitation du rouli s d'un véhicule avec une correction de type proportionnelle, dérivée et dérivée seconde et un signal de commande envoyé à un système de commande de freinage ou envoyé à un système de commande de braquage
Toutefois, ces systèmes nécessitent de nombreux capteurs et procurent au véhi cule un comportement insuffisamment stable lors de certaines sollicitations du conducteur ou sur certains états de chaussée Certaines situations peuvent engendrer une perte de contrôle du véhicule, par exemple un évitement d' obstacle simple ou double. Les pertes de contrôle dans ce cas sont souvent dues à une réponse inadaptée du véhicule car trop vive, pas assez amortie ou encore peu prévisible.
L'invention vise un système de commande anti-roulis assurant une sécurité, une sensation de sécurité, un confort et un plaisir de conduite élevé.
Le procédé de contrôle du roulis d'un véhicule comprenant au moins un actionneur capable d'agir sur le roulis, comprend les étapes suivantes : estimation d'un état de roulis à partir de l 'accélération latérale du véhicule, de l 'angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et élaboration d'une consigne de rejet asymptotique des perturbations agissant sur le roulis. Les perturbations peuvent ainsi être rejetées de façon efficace.
Avantageusement, on estime l'état de roulis en fonction de la consigne de l'actionneur et de l ' accélération latérale. Avantageusement, on estime l'état de roulis en fonction de la dynamique de l'actionneur.
Avantageusement, on calcule l'évolution de l'état de roulis en fonction d'une perturbation.
Dans un mode de réalisation, on mesure l'angle de roulis par un capteur et on estime l'état de roulis à partir de l'angle de roulis mesuré.
Dans un mode de réalisation, on élabore la consigne en fonction de la vitesse du véhicule, de l 'angle de braquage des roues avant et/ou de la pression de freinage. Le dispositif de contrôle du roulis d'un véhicule comprend au moins un actionneur capable d'agir sur le roulis, un module d'estimation d'un état de roulis à partir de l ' accélération latérale du véhicule, de l' angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et un module d'élaboration d'une consigne de rejet asymptotique des perturbations agissant sur le roulis.
Dans un mode de réalisation, les modules sont disposés en boucle fermée. Dans un mode de réalisation, l'actionneur est relié à une barre anti-roulis pilotable.
Dans un mode de réalisation, l'actionneur est relié à une suspension active.
Le véhicule est pourvu d'un châssis, d ' au moins trois roues reliées au châssis, et d'un dispositif de contrôle du roulis d'un véhicule. Le dispositif comprend au moins un actionneur capable d'agir sur le roulis, un module d'estimation d'un état de roulis à partir de l 'accélération latérale du véhicule, de l' angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et un module d'élaboration d'une consigne de rejet asymptotique des perturbations agissant sur le roulis.
L'invention s' applique à des véhicules à quatre roues, deux avant et deux arrière, à trois roues, ou encore à des véhicules à six roues ou plus, dont au moins deux directrices. L'invention permet à un véhicule d'adopter le comportement en roulis désiré, quel que soit la sollicitation du conducteur ou l ' état de la chaussée, ce qui permet notamment d' accroître le confort d 'un utilisateur du véhicule automobile.
Par ailleurs, l' invention permet un accroissement de la sensation de sécurité, du confort et du plaisir de conduite.
Le système d' anti-roulis actif permet de minimiser, en tenant compte de la vitesse du véhicule, la réponse latérale du véhicule à un coup de volant du conducteur. L' optimisation est faite suivant des critères de sécurité, de confort et d' agrément de conduite. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule équipé d'un système de commande selon un aspect de l 'invention; et
-la figure 2 est un schéma logique du système selon un aspect de l 'invention ; et
-la figure 3 est un schéma logique du système selon un autre aspect de l'invention.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , le véhicule 1 comprend un châssis 2, deux roues avant directrices 3 et 4 et deux roues arrière 5 et 6, les roues étant reliées au châssis 2 par un mécanisme de suspension non représenté. Le véhicule 1 se complète par un système de direction 7 comprenant une crémaillère 8 disposée entre les roues avant 3 et 4, un actionneur de crémaillère 9 apte à orienter les roues avant 3 et 4 par l'intermédiaire de la crémaillère 8 en fonction d'ordres reçus, de façon mécanique ou électrique, en provenance d'un volant de direction non représenté, à disposition d'un conducteur du véhicule.
Le système de commande anti-roulis 10 comprend une unité de commande 1 1 , un capteur 13 de la vitesse de rotation des roues, par exemple avant, permettant de déterminer la vitesse V du véhicule, un capteur 14 de l 'angle de roulis θ du véhicule, c' est-à-dire l'inclinaison du véhicule autour de son centre de gravité suivant un axe longitudinal, et optionnellement un capteur 12 de la position de braquage des roues avant 3 et 4, par exemple positionné sur l 'actionneur 9.
En outre, le système 10 peut comprendre des capteurs 17 et 18 de l'angle de braquage des roues arrière 5 et 6, et des actionneurs 19 et 20 permettant d' orienter lesdites roues arrière 5 et 6. Toutefois, un seul capteur 17 et un seul actionneur 19 peuvent suffire à la détection de l 'angle de braquage et à l ' orientation des roues arrière 5 et 6. Les roues arrière 5 et 6 peuvent être non directrices. Les capteurs de position et de vitesse peuvent être de type optique ou encore magnétique, par exemple à effet Hall, coopérant avec un codeur solidaire d'une partie mobile tandis que le capteur est non tournant.
Le véhicule 1 comprend deux barres anti-roulis 15 et 16 reliant respectivement les roues avant 3 et 4 et les roues arrière 5 et 6. Le système anti-roulis 10 comprend au moins un actionneur tel que représenté ici, deux actionneurs 21 et 22, respectivement associés aux barres anti-roulis avant 15 et arrière 16 et capables d'agir sur lesdites barres 15 et 16 pour former des barres anti-roulis actives à réception d'ordre de commande provenant de l 'unité de commande 1 1 . Les actionneurs 21 et 22 sont capables, par exemple, de modifier la raideur des barres anti-roulis 1 5 et 16 en fonction de la consigne reçue de l ' unité de commande 1 1 .
Le système 10 peut comprendre un capteur 23 d' accélération latérale γj et un capteur 24 de pression P du circuit de freinage. L'unité de commande 1 1 peut être réalisée sous la forme d'un microprocesseur équipé d' une mémoire vive, d' une mémoire morte, d'une unité centrale et d'interfaces d 'entrée/sortie permettant de recevoir des informations des capteurs et d'envoyer des instructions, notamment aux actionneurs anti-rouli s 21 et 22. Plus précisément, l ' unité de commande 1 1 comprend un bloc d' entrée 25 recevant les signaux en provenance des capteurs 13 , 14 et 23 et notamment la vitesse du véhicule V, l ' angle de roulis θ et l' accélération latérale γx, voir figure 2. La vitesse V du véhicule peut être obtenue en faisant la moyenne de la vitesse des roues avant ou des roues arrière telle que mesurée par les capteurs d'un système antiblocage de roues. Dans ce cas, il est prévu un capteur 13 par roue, le système antiblocage de roues comprenant une sortie reliée à une entrée de l'unité de commande 1 1 pour fournir l'information de vitesse du véhicule. Alternativement, chaque capteur 13 est relié à une entrée de l 'unité de commande 1 1 , l 'unité de commande 1 1 effectuant alors la moyenne de la vitesse des roues.
L'unité de commande 1 1 comprend également un observateur d'état 25 permettant d' estimer des informations qui ne sont pas mesurées et qui sont nécessaires à la commande, notamment les perturbations qui agissent sur le véhicule. Le bloc d'entrée 23 fournit à l'observateur d' état 24, la vitesse du véhicule V, l 'angle de roulis θ, l' accélération latérale γj, et des données relatives à la situation de conduite, notamment l ' angle de braquage ai et/ou la pression P. L'observateur d'état 25 peut par exemple être construit à partir d'un modèle basé sur l ' équation simplifiée exprimant le transfert entre l 'accélération latérale γr et l ' angle de roulis θ de la caisse du véhicule, d'une part, et entre le couple appliqué μf par l'actionneur anti-roulis et l'angle de roulis θ de la caisse du véhicule, d'autre part. Cette équation peut par exemple s' écrire :
Figure imgf000008_0001
En outre, on peut introduire la dynamique de l'actionneur en distinguant le couple réellement appliqué par l'actionneur Uf du couple commandé uc. On peut exprimer cela comme suit : U1 =
L'équation d'état associée à ce modèle est alors :
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0002
avec :
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000009_0004
Gn =
I xx + Mh0 y est la sortie considérée, M la masse totale du véhicule, IXΛ l'inertie de la caisse du véhicule autour de son axe de roulis, c'est-à- dire un axe longitudinal placé plus haut que le sol et pouvant être légèrement incliné vers l' avant, L l' empattement du véhicule, ho la hauteur du centre de gravité par rapport à l 'axe de roulis de la caisse du véhicule, Ei la voie de l' essieu avant, E2 la voie de l' essieu arrière, OCi l 'angle de braquage des roues avant, θ l'angle de roulis de la caisse du véhicule, θc l 'angle de roulis de la caisse du véhicule calculé par le modèle, θ la vitesse de roulis de la caisse du véhicule, θc la vitesse de roulis de la caisse du véhicule calculée par le modèle, uc le couple de roulis de consigne et Uf le couple de roulis filtré par la dynamique de l 'actionneur et donc réellement appliqué, et τa le temps de réponse de l'actionneur anti-roulis.
On construit ensuite l 'observateur en se basant sur le même modèle mais en ajoutant la perturbation au modèle. On peut, par exemple, modéliser la perturbation comme une perturbation échelon caractérisée par l ' équation : j = 0.
L'équation d' évolution de l'observateur est alors la suivante :
κ obs (βmesuιe - y)
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0002
On écrit :
\+ Kob< ' Ψ mesure ~ /)
Figure imgf000011_0001
et
Figure imgf000011_0002
avec Λ qui signifie que les valeurs sont estimées.
On peut remarquer que l 'observateur dépend de la vitesse. Il faut noter aussi que Kobs est le paramètre de réglage de l 'observateur. On peut le calculer pour plusieurs vitesses véhicule et ensuite l 'interpoler pour obtenir K0Bs(V) et obtenir un comportement différent en fonction de la vitesse du véhicule.
Les quatre valeurs estimées θc , θc, û t et d fournissent une estimation de l ' état du véhicule qui pourrait être utilisée par d ' autres éléments de l ' unité de commande 1 1 .
L' unité de commande 1 1 comprend en outre un bloc 26 de rejet asymptotique de perturbation. Le bloc 26 de rejet asymptotique de perturbation permet de rendre la perturbation d inobservable par rapport à la sortie considérée, en général l ' angle de roulis θ du véhicule 1. Le bouclage est effectué sur la perturbation d estimée par l 'observateur d' état 24.
Pour le calcul du rejet asymptotique de perturbation, on se base sur la méthode de Larminat (Automatique, Commande des systèmes linéaires - Philippe de Larminat - Hermès). Les deux relations ci- dessous doivent être satisfaites afin de réaliser le rejet asymptotique de la perturbation :
Figure imgf000012_0001
Soit :
Figure imgf000012_0002
La première relation donne : Ta, / = 1 La seconde relation donne : ,+G112 G7 0
Figure imgf000013_0001
En outre, on impose Gaj = 0 car on ne veut pas de retour sur l'accélération latérale γ/ car cette entrée n'est pas pilotable, elle est subie. Finalement, on obtient :
T 1 a 1 = 1
T la2 = 0
Ta< _ H« G1,
-®L
G
G112 =0 Ensuite, le gain du retour d'état est donné par :
G = [G1 G3 +G1T3)
Comme on ne veut pas modifier la dynamique du système mais seulement rejeter la perturbation d, on a : G, =(θ 00)
Et donc finalement : 00 —
Figure imgf000013_0002
La commande visant à rejeter la perturbation s'écrit donc :
Figure imgf000013_0003
-JP L'unité de commande 1 1 se complète par une sortie 27, qui forme la sortie générale de l'unité de commande et fournit la consigne de couple uc et la transmet aux actionneurs anti-roulis 21 et 22.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le système anti-roulis 10 comprend à la fois un moyen de rejet de perturbation tel que décrit précédemment et une commande en boucle ouverte de réglage des réponses dynamiques et statiques en roulis du véhicule en fonction de l'accélération latérale ou de l'angle de braquage des roues avant tel que décrit dans la demande de brevet français n° 05 07 1 13. L'unité de commande 1 1 comprend alors un observateur d' état 25 recevant en entrée les mêmes données que dans le mode de réalisation précédent à ceci près que la consigne de couple uc est rebouclée sur l'entrée 24, et un module 28 de rejet de perturbation recevant en entrée l 'accélération latérale jj et les données de situation de conduite et émettant en sortie un couple de commande Uff. L'unité de commande
1 1 comprend un additionneur 29 recevant en entrée le couple de commande Uff et la consigne de rejet urejet et effectue la somme de ces deux valeurs pour fournir en sortie le couple de consigne uc.
Le module de rej et de perturbation peut comprendre un modèle de véhicule 30, permettant d' estimer les informations qui ne sont pas mesurées et qui sont nécessaires à la commande, voir figure 4. Le modèle 30 permet de prédire le comportement intrinsèque du châssis 2, c'est-à-dire sa réponse en roulis en fonction de l 'accélération transversale YT du véhicule. Le modèle peut par exemple être basé sur l'équation simplifiée de l 'élément de transfert entre l 'accélération transversale γT et l'angle de roulis de la caisse du véhicule, noté θ d'une part, et entre le couple appliqué par l'actionneur, noté μf et l' angle de roulis de la caisse du véhicule θ, d'autre part: (' xx +Mh0 2Je = Mh0Y7, +ιι f
Figure imgf000015_0001
On peut éviter de mesurer le couple réellement appliqué par les actionneurs en modélisant la dynamique de l'actionneur:
Figure imgf000015_0002
avec μι le couple appliqué, μt la consigne de couple, τa la dynamique de l'actionneur et s l'opérateur de Laplace. L'équation d'état associée à ce modèle est la suivante:
Figure imgf000015_0003
Le modèle 30 fournit donc un angle de roulis calculé θc, une vitesse de roulis calculée 6C et un couple de roulis filtré par la dynamique de l'actionneur et donc réellement appliqué μt.
L'unité de commande 11 comprend en outre un bloc 31 de calcul des transitoires recevant en entrée les sorties précitées du modèle 30 ainsi que la vitesse V du véhicule 1. Le bloc 31 calcule la commande qui permet d'agir sur la réponse transitoire et ce par un placement de pôle. Si on note les trois pôles du système décrit ci- dessus de la façon suivante:
ai (V)+b, (V).i a2(V)+b2(V).i a3(V)+b3(V).i
où les parties réelles des pôles à la vitesse V sont notées a,(V) et les parties imaginaires sont notées b,(V).On cherche alors le correcteur K=[Ki (V) K2(V) K3(V)] qui placera les pôles du système bouclé en :
Tdynn (V).ai (V)+Tdyn, 2(V).bi (V).i
Tdyn2 i (V).a2(V)+Tdyn22(V).b2(V).i Tdyn3 1 (V). a3(V)+Tdyn32(V).b3(V).i
où Tdynn , Tdyni2, Tdyn2i , Tdyn22, Tdyn3i , Tdyn32 sont les paramètres de réglage (variables en fonction de la vitesse du véhicule V) de la réponse transitoire du véhicule.
Le correcteur K(V0) peut se calculer, pour chaque vitesse V0 choisie, par la méthode de placement de pôle décrite dans l ' article
« Robust Pôle Assignment in Linear State Feedback », de J. Kautsky et N. K. Nichols, publié dans Int. J. Control, 41 ( 1985), pages 1 129 à
1 155.
On obtient ainsi la première partie de la commande :
Uc-trans,to..e = K1 (V) . θc - K1 (V). θc - K3(V). Uf
L'on peut remarquer que lorsque les paramètres de réglage sont égaux à 1 , la réponse dynamique du véhicule n' est pas modifiée, qu'un paramètre supérieur à 1 provoque une augmentation de la vivacité de la réponse du véhicule en roulis et qu'un paramètre inférieur à 1 provoque une diminution de la vivacité de la réponse du véhicule en roulis. A titre d'exemple, on peut prendre le réglage suivant : Tdyn π = 0,8 Tdyn i 2 = 0 Tdyn2 i - 0,8 Tdyn22 = 0 Tdyn3 , = 0,8
Figure imgf000017_0001
Ce réglage permet de ralentir la réponse dynamique du véhicule tout en supprimant les oscillations en roulis. Ce réglage permet d' améliorer le confort du passager qui ressentira une prise de roulis moins brusque lors de l ' entrée dans un virage.
Le bloc 3 1 fournit donc en sortie les coefficients K| , K2 et K3 et la première partie de la commande notée μc-tiansitoire-
L'unité de commande 1 1 comprend en outre un bloc 32 de calcul de la commande statique noté μc-statιquc recevant en entrée les coefficients Ki , K2 et K3 en provenance du bloc 3 1 , la vitesse V du véhicule et l ' accélération transversale γ-f. La commande μc-stauque permet de modifier la valeur stabilisée de l ' angle de roulis de la caisse atteint suite à un coup de volant d' amplitude donnée. Le résultat peut être exprimé par comparaison avec le gain statique que l'on obtiendrait sur le même véhicule sans dispositif anti-roulis actif:
θ. S FABlI lSh θ,
= Tgs. SFABlI ISh
7i WTlROLI IS IC III YF SANS Λ N I IROUl IS A( Uh
où Tgs est le paramètre de réglage qui peut varier, si nécessaire, en fonction de la vitesse V.
La deuxième partie de la commande se calcule en fonction du paramètre Tgs de la façon suivante:
c -statique G., ω ~ -YT
Figure imgf000017_0002
L'on peut remarquer que lorsque le paramètre Tgs est égal à 1 , la réponse statique du véhicule n'est pas modifiée, que lorsque le paramètre Tgs est supérieur à 1 , la réponse statique du véhicule est augmentée et que lorsque le paramètre Tgs est inférieur à 1 , la réponse statique du véhicule est diminuée. À titre d 'exemple, on peut prendre Tgs égal à 0,8, qui permet de diminuer le roulis atteint par la caisse du véhicule lors d'un virage stabilisé, donc d'améliorer sensiblement le confort des passagers. L'unité de commande 1 1 se complète par un additionneur 33 et une sortie 34. L'additionneur 33 reçoit sur une entrée la sortie de commande μc-tiansitone du bloc 3 1 et sur une autre entrée positive la sortie de commande μc-statique du bloc 32. La sortie de l' additionneur 33 est reliée, d'une part, à la sortie du module de rejet de perturbation. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, l 'angle de braquage OCi est utilisé par le modèle 31 du véhicule pour calculer l'angle de roulis calculé θc, un état du véhicule en roulis noté X2;C et le couple de roulis filtré par la dynamique de l ' actionneur est donc réellement appliqué, noté μf. L'unité de commande 1 1 , telle qu'illustrée sur la figure 5, est proche de celle illustrée sur la figure 4, à ceci près que le modèle 30 peut par exemple être basé sur l'équation suivante, avec OCi l'angle de braquage des roues avant:
(ixx + Mh0 2 — α + u
Figure imgf000018_0001
Le couple réellement appliqué par l ' actionneur μf n' est comme précédemment pas mesuré, mais obtenu en modélisant la dynamique de l 'actionneur de la même façon que précédemment.
Figure imgf000018_0002
L'équation d'état associée à ce modèle est la suivante:
( θàr.
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0001
avec:
AfF2AO j (E1 2H1 + E2 2U2 ) '-- Af^A0
Gn = ω =
L(I^ + Mh0 2 ) /,., + Mhn
Figure imgf000019_0003
G. -
" (L +Mh0 2)
et où y est la sortie considérée et X2, c est le deuxième état du véhicule en roulis défini par X2, c = 2ξωnθc + Θc - Gaτ.ax .
Le bloc 31 de calcul des transitoires peut être similaire à celui illustré sur la figure 4.
Le bloc 32 de calcul de la commande statique permet de modifier la valeur stabilisée de l'angle de roulis de la caisse atteint suite à un coup de volant d'amplitude donnée. Le résultat est exprimé par comparaison avec le gain statique qui serait obtenu sur le même véhicule sans dispositif anti-roulis actif: θ S, TABILISE θ
= Tgs. S, TABILISE
ANTlROUl IS AC TIF a, SANS ANTIROULIS ACTIF
où Tgs est le paramètre de réglage qui peut varier, si nécessaire, en fonction de la vitesse V.
La deuxième partie de la commande se calcule en fonction du paramètre Tgs de la façon suivante:
c-statιque - K2 (V)Gaτ a.
Figure imgf000020_0001
avec, pour rappel:
(Z MVΔh0 ω = JΦX + E2 2 k2)-Mgh0 I +Mh 2
Figure imgf000020_0002
G., =
(Λ_ +*fto2 )
L'unité de commande 1 1 se complète comme dans le mode de réalisation précédent, par un sommateur 33 recevant en entrée la sortie μ2-transitoire du bloc 3 1 , d'une part, et la sortie μ2-statique, d'autre part, provenant du bloc 32.
L'invention offre une loi de commande qui pilote le système d'anti-roulis actif et qui permet, grâce à une stratégie en boule ouverte de régler les réponses dynamique et statique en roulis du véhicule en fonction de l'accélération latérale ou de l'angle de braquage des roues avant. Le réglage peut par exemple être fonction de la vitesse V du véhicule. Le véhicule est conçu de manière à adopter le comportement le plus stable possible quels que soient la sollicitation du conducteur et l ' état de la chaussée et offre une sécurité très élevée, une bonne sensation de sécurité, un confort et un plaisir de conduite optimisés.
L' invention permet de bénéficier d' une variation de l ' action anti-roulis des barres anti-roulis 1 5 et 16 à des moments voulus, notamment dès que le véhicule est en courbe, et améliore ainsi la tenue de route du véhicule et le confort de conduite éprouvé par le conducteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle du roulis d'un véhicule ( 1 ) comprenant au moins un actionneur (21 ) capable d'agir sur le roulis, dans lequel on estime un état de roulis à partir de l 'accélération latérale du véhicule, de l 'angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et on élabore une consigne de rej et asymptotique des perturbations agissant sur le roulis.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel on estime l'angle de roulis en fonction de la consigne de l 'actionneur et de l'accélération latérale.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on calcule l 'angle de roulis en fonction de la dynamique de l 'actionneur.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on calcule l'évolution de l ' angle de roulis en fonction d'une perturbation.
5. Procédé selon l 'une quelconque des revendications 1 à 3 , dans lequel on mesure l ' évolution de l ' angle de roulis par un capteur ( 14).
6. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on élabore la consigne en fonction de la vitesse du véhicule, de l ' angle de braquage des roues avant et/ou de la pression de freinage.
7. Dispositif ( 1 1 ) de contrôle du roulis d'un véhicule, le dispositif comprenant au moins un actionneur (21 ) capable d'agir sur le roulis, un module d'estimation (24) d'un état de roulis à partie de l'accélération latérale du véhicule, de l 'angle de roulis du couple antiroulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et un module d' élaboration (25) d'une consigne de rejet asymptotique des perturbations agissant sur le roulis.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les modules sont disposés en boucle fermée.
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'actionneur est relié à une barre anti-roulis pilotable.
10. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'actionneur est relié à une suspension active.
11. Véhicule comprenant un châssis, au moins trois roues reliées au châssis, et un dispositif (11) de contrôle du roulis d'un véhicule, le dispositif comprenant au moins un actionneur (21) capable d'agir sur le roulis, un module d'estimation (24) d'un état de roulis à partir de l'accélération latérale du véhicule, de l'angle de roulis du couple anti-roulis appliqué au véhicule, et de données de situation de conduite, et un module d'élaboration (25) d'une consigne de rejet asymptomatique des perturbations agissant sur le roulis.
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