FR2660386A1

FR2660386A1 - Nouveau systeme de suspension.

Info

Publication number: FR2660386A1
Application number: FR9004613A
Authority: FR
Inventors: Oustaloup Alain; Nouillant Michel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-10-04
Anticipated expiration: 2010-03-30
Also published as: FR2660386B1

Abstract

Dispositif destiné à remplacer l'amortisseur dans un système masse-ressort-amortisseur. l'invention concerne un dispositif permettant d'atténuer les dépassements et l'accélération de la masse lorsque le dispositif est sollicité par des actions extérieures. Il est constitué par un système de circulation contrôlée de fluide, caractérisé par le laminage dudit fluide au moyen d'une valve asservie. Le laminage du fluide étant tel que l'effort issu du générateur est proportionnel à la dérivée d'ordre non entier du déplacement différentiel de ses bornes. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à améliorer les suspensions de véhicules.

Description

Le présent brevet a pour objet de décrire un générateur d'effort caractérisé par une distribution des constantes de temps de relaxation mécanique, assurant un blocage de phase conforme à celui d'une commande par ailleurs appellée commande CRONE.

L'invention a pour but de définir les moyens de réaliser ce générateur d'effort lorsqu'il est en particulier appliqué à un système de suspension.

Ledit générateur d'effort peut être réalisé par une distribution récursive de ressorts et d'amortisseurs, caractérisée par un rapport constant n supérieur à un entre les constantes de raideur de deux ressorts consécutifs et un rapport constant cc supérieur à un entre les coefficients de frottement visqueux de deux amortisseurs consécutifs (figure 1A).

Ledit générateur d'effort, conforme à la commande,, peut également être réalisé par une distribution récursive de réservoirs oléopneumatiques pré-tarés et de trous calibrés destinés au laminage de l'huile, caractérisée par le fait que les coefficients d'élasticité équivalents obtenus par linéarisation au voisinage d'un point de fonctionnement de la caractéristique volumepression sont dans un rapport constant n supérieur à un pour deux éléments consécutifs, et les coefficient de frottement visqueux résultant du laminage du fluide au travers des trous calibrés dans un rapport constant Oc supérieur à un pour deux éléments consécutifs (figure 1B).

D'un point de vue technologique, la réalisation de cellules récursives n'est pas sans poser certains problèmes de construction, à savoir, principalement, des problèmes d'encombrement, de prix de revient, voire de difficultés de couplage avec ce qu'il est convenu d'appeler les systèmes intelligents de prise de décision (anti-cabrage, anti-roulis, etc.).

Aussi, afin de s'affranchir de ce type de problèmes, la suite du brevet décrit un générateur d'effort commandé destiné à remplacer l'amortisseur dans un système mécanique masse ressort-amortisseur localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 1C. Ledit générateur d'effort, fonctionnant uniquement en phase dissipative, est caractérisé par le laminage, au moyen d'une valve asservie, d'un fluide circulant entre deux chambres, et de plus est caractérisé par le fait que l'effort issu dudit générateur est soit nul soit proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes,ou à toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du même déplacement différentiel,conformément aux spécifications de la commande.L'effort issu dudit générateur est nul lorsque le rapport de la dérivée d'ordre non entier réel ou de toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du déplacement différentiel de ses bornes,sur la dérivée d'ordre un du même déplacement différentiel est négatif ,et conforme aux spécifications de la commande dans le cas contraire (rapport positif).

Selon une construction plus élaborée, le générateur d'effort comporte en plus un générateur de débit de fluide entre lesdites deux chambres, de sorte que le générateur d'effort puisse fonctionner en phase active et en phase passive et soit caractérisé par le fait qu'il délivre en permanence un effort proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bomes,ou à toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du même déplacement différentiel,conformément aux spécifications de la commande.

Le thème du présent brevet s'inscrit dans le cadre des préoccupations technologiques actuelles concernant les suspensions, notamment dans le domaine automobile où des études sont menées par différents constructeurs. En effet, la suspension résulte de la nécessité de liaison élastique entre l'élément roulant et l'habitacle. Cette fonction est destinée à filtrer mécaniquement les irrégularités de la route. Les amortisseurs, en freinant les oscillations de l'habitacle, assurent un compromis entre confort et tenue de route.

L'organisation d'une suspension est assez complexe et peut se diviser en trois groupes d'organes
-les organes de liaison roue-chassis, indéformables, qui assurent la cinématique de la suspension;
-les éléments élastiques (ressorts à lames, ressorts hélicoïdaux, gaz sous pression,....);
-les amortisseurs.

Si d'une manière générale cette définition s'applique à la quasi-totalité des véhicules en circulation, les recherches effectuées par différents constructeurs permettent d'envisager de classer les suspensions suivant trois grandes catégories:
-les suspensions classiques qui possèdent en général des éléments élastiques et amortissants fixés par construction;
-les suspensions semi-actives pour lesquelles les éléments élastiques et amortissants peuvent varier au cours du temps suivant une loi de commande;
-les suspensions actives pour lesquelles l'élément élastique est remplacé par un système asservi.

De manière préliminaire, nous allons brièvement décrire l'état des applications et des recherches en ce qui concerne les deux dernières catégories de suspensions
I1 existe un constructeur français qui après avoir mis au point une suspension oléopneumatique dans laquelle l'élément élastique est un gaz, dote actuellement ses nouveaux modèles d'une suspension dite hydractive, susceptible d'évoluer de manière discontinue entre un comportement caractérisé par une grande flexibilité et un faible amortissement et un comportement caractérisé par une moindre flexibilité et un fort amortissement.

La suspension hydractive est gérée par un calculateur qui sélectionne en quelques centièmes de seconde et de manière automatique le comportement de la suspension le mieux adapté à l'état de la route et au mode de conduite, à partir des informations qui lui sont fournies par cinq capteurs prenant en compte les paramètres suivant:
- angle et vitesse angulaire du volant;
- vitesse de déplacement de la pédale d'accélérateur,
- pression de freinage;
- débattement de l'habitacle;
- vitesse du véhicule.

Dans sa recherche, un autre constructeur français s'est orienté vers les suspensions à amortissement piloté, c'est-à-dire que le seul paramètre variable est l'amortissement.

L'amortisseur "trois lois" est un amortisseur capable de prendre trois valeurs quantifiées distinctes suivant une loi de commande qui, comme dans la solution retenue par le premier constructeur, sélectionne l'amortisseur conduisant aux meilleures performances compte tenu de l'état de la route et de la conduite adoptée.

Au stade du développement actuel, il existe un constructeur italien qui s'oriente vers une solution qui, outre l'huile et l'électronique, utilise l'air comprimé.

En effet ,les ressorts sont remplacés par des soufflets pneumatiques asservis en position par un correcteur d'assiette; en ce sens, le système est assez analogue au principe de la suspension dite oléopneumatique dans laquelle la régulation d'assiette agit non pas sur le gaz mais sur l'huile du circuit.

La solution adoptée par un autre constructeur est semblable à celle mise en oeuvre par le second constructeur français, à savoir : des éléments élastiques standards associés à un amortisseur "trois lois" obtenu par un moteur couple permettant de sélectionner trois trous calibrés différents pour le passage du fluide d'une chambre à l'autre d'un amortisseur, au demeurant classique.

La commande de ce dispositif peut être manuelle avec un choix entre:
-confort: amortissement minimum;
-normal: amortissement moyen;
-sportif: amortissement maximum.

Une position automatique confie au calculateur le choix de l'amortissement en fonction de paramètres cinématiques semblables à ceux des autres constructeurs.

Les technologies utilisées par les constructeurs sont relativement identiques et ne se distinguent en fait que par l'algorithme de commande qui, à partir d'un calculateur, prend en compte des paramètres voisins d'un constructeur à l'autre.

On constate donc que les réalisations technologiques sur les véhicules de grande série déjà existants ou sur le point d'être commercialisés se divisent en deux classes:
-celle dans laquelle les éléments élastiques et amortissants sont tels qu'ils peuvent être modifiés;
-celle dans laquelle l'ensemble des paramètres pris en compte conduit à une commande agissant uniquement sur les organes destinés à assurer l'amortissement.

Pour tous ces systèmes, la loi de commande se traduit par un choix de valeurs quantiques, une, deux ou trois en ce qui concerne la raideur ou l'amortissement de la suspension.

Bien qu'elles ne soient pas diffusées sur le marché grand public, il parait intéressant de citer les suspensions actives. D'une manière générale, la suspension active intégrale est caractérisée par l'absence d'éléments élastiques. En pratique, les éléments élastiques contenus dans ces suspensions sont destinés à assurer l'équilibre moyen du véhicule au repos. Tout mouvement de la suspension est généré par un vérin hydraulique double effet asservi à une consigne qui en première approximation peut être considérée comme une consigne d'accélération verticale nulle.

Les constructeurs qui ont développé des prototypes fonctionnant selon ce type de technologie sont difficiles à recenser compte tenu de la nécessaire confidentialité qui entoure ces travaux.

Dans le domaine de la compétition, ce type de suspension a été expérimenté avec plus ou moins de bonheur en formule 1.

En résumé nous trouvons: -soit des applications technologiques effectives qui sont des compromis permanents entre les valeurs quantiques limitées à 1, 2 ou 3 du coefficient d'amortissement caractérisant un système de suspension (masse, ressort, amortisseur);
-soit une application technologique particulière qui fait toujours un choix quantique entre deux couples différents raideur-amortisseur; c'est le cas de la suspension hydractive.

-soit enfin des systèmes à l'état de prototype qualifiés de suspension active et dépourvus en théorie d'élément élastique; s'ils possèdent des éléments élastiques, ces derniers ne servent qu'a compenser les efforts statiques, en l'occurrence le poids du vehicule. Ce type de système est performant mais sa diffusion se heurte à deux problèmes principaux : l'un lié à la consomation d'énergie hydraulique qui peut atteindre 15 KW sur une mauvaise route à vitesse moyenne; l'autre relatif à l'utilisation de composants actuellement d'un prix élevé (servo-valves) dont les applications courantes sont du domaine de l'aéronautique ou d'installations industrielles particulières.

Nous trouvons donc, soit des applications technologiques effectivement commercialisées qui sont des compromis constants sur le choix de valeurs quantiques, soit des procédés plus sophistiqués consommateurs d'énergie, d'un prix de revient élevé et actuellement au stade de prototype.

Une troisième voie, s'inscrit à mi-chemin entre les systèmes à choix quantiques et les systèmes purements actifs. Elle concerne des sytèmes dont, en moyenne, les phases actives sont inexistantes ou bien inférieures d'un point de vue énergétique aux phases dissipatives.

Pour ce faire, le brevet s'appuie théoriquement sur un nouveau concept informatique inventé par l'un des auteurs (brevet nO 78357, INPI, 1978), appelé commande CRONE et ayant pour objet de conserver le degré de stabilité de systèmes dynamiques à paramètres variables dans le temps.

Théoriquement la commande CRONE est caractérisée par une transmittance en boucle fermée de la forme:

avec n non entier.

Le facteur d'amortissement est exclusivement lié à l'ordre n de la commande, soit: C=-cosn
n
Une telle commande résulte d'une transmittance en boucle ouverte (régulateur plus procédé) qui, au voisinage de la fréquence au gain unité, se réduit à:

qui n'est autre que la transmittance d'un dérivateur généralisé d'ordre -n.

L'opérateur symbolique de dérivation à l'ordre n résulte d'une distribution récursive de zéros 0 > 1 et de pôles , soit:

avec

et

E symbolisant la partie entière de la quantité entre crochets.

Dans la pratique, où il s'avère suffisant d'obtenir une dérivation non entière dans une bande de fréquences donnée (autour de la fréquence au gain unité en boucle ouverte pour la commande CRONE), le nombre N de zéros et de pôles est évidemment fini et le produit ocrl est choisi de l'ordre de quelques unités.

Dans le cas d'une suspension, pour obtenir un transfert identique à celui de la commande
CRONE entre le déplacement résultant x2(t) de la masse et le déplacement x1 (t) du point d'excitation, soit

il est nécessaire de réaliser un générateur d'effort délivrant une force caractérisée par:

dans le cas d'une suspension ne comportant pas d'élément élastique (figure 1D), et

dans le cas d'une suspension comportant un élément élastique (figure lE).

La réalisation technologique de ce générateur s'appuie soit sur un ensemble de cellules ayant une structure globale récursive découlant de la formulation récursive de la dérivation non entière, soit sur un système piloté équivalent tel que décrit dans la suite du brevet.

En effet d'un point de vue technologique, la réalisation de cellules récursives n'est pas sans poser certains problèmes de construction, à savoir, principalement, des problèmes d'encombrement, de prix de revient, voire de difficultés de couplage avec ce qu'il est convenu d'appeler les systèmes intelligents de prise de décision (anti-cabrage, anti-roulis, etc.). Aussi, afin de s'affranchir de ce type de problèmes, la suite du brevet décrit un générateur d'effort commandé destiné à remplacer l'amortisseur dans un système mécanique masse-ressortamortisseur localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 1F.Ledit générateur d'effort, fonctionnant uniquement en phase dissipative, est caractérisé par le laminage, au moyen d'une valve asservie, d'un fluide circulant entre deux chambres ,et de plus est caractérisé par le fait que l'effort issu du dit générateur est proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes, ou à toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du même déplacement différentiel,conformément aux spécifications de la commande.L'effort issu dudit générateur est nul lorsque le rapport de la dérivée d'ordre non entier réel ou de toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du déplacement différentiel de ses bornes,sur la dérivée d'ordre un du même déplacement différentiel est négatif ,et conforme aux spécifications de la commande dans le cas contraire (rapport positif).

Selon une construction plus élaborée, le générateur d'effort comporte en plus un générateur de débit de fluide entre lesdites deux chambres, de sorte que le générateur d'effort puisse fonctionner en phase active et en phase passive et soit caractérisé par le fait qu'il délivre en permanence un effort proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes,ou à toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du même déplacement différentiel,conformément aux spécifications de la commande (figure lG).

A titre non limitatif, il est présenté un certain nombre d'exemples de construction et de mise en oeuvre du système proposé.

1) Dans ce premier exemple, illustratif du brevet, on donne une structure mécanique de objet tel que décrit dans le brevet, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un dispositif hydraulique dissipatif implanté sur une suspension oléopneumatique telle qu'elle est habituellement réalisée et localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 2A.

La structure mécanique de l'objet conforme au brevet (figure 2B) est réalisée technologiquement par des clapets 1 et 1' associés à des sièges 2 et 2', commandés à la fermeture par des excitateurs électrodynamiques 3 et 3'. Les excitateurs électrodynamiques sont commandés en alternance par un rapport cyclique variable dont la fréquence est supérieure à la bande passante du dispositif électro-hydraulique, de sorte qu'à chaque valeur du rapport cyclique correspond une caractéristique débit-pression indépendante du temps telle qu'elle est représentée, à titre d'exemple, sur la figure 2C.

2) Dans ce deuxième exemple, conforme à la description du brevet, la réalisation technologique du dispositif dissipatif est telle que le composant spécifique décrit dans le premier exemple est remplacé par un composant hydraulique tout ou rien appartenant à la gamme des composants hydrauliques existants. A titre non limitatif on peut citer par exemple, un clapet piloté, une valve à cartouche, un logistor.

3) Dans ce troisième exemple, conforme à la description du brevet, la réalisation technologique du dispositif dissipatif est telle que le composant spécifique décrit dans l'exemple 1 est remplacé par une servo-valve ou un servo-distributeur à commande proportionnelle.

4) Dans ce quatrième exemple, conforme à la description, on montre l'implantation d'un objet conforme au brevet sur un amortisseur traditionnel appartenant à une suspension classique, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 3.

5) Dans ce cinquième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif hydraulique actif-passif caractérisé par un fonctionnement quatre cadrans dans un diagramme débit-pression, implanté sur une suspension oléopneumatique telle qu'elle est habituellement réalisée, et localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 4A.

6) Dans ce sixième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel un vérin hydraulique est soumis à une force extérieure pilotée par un excitateur électrodynamique, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 4B.

7) Dans ce septième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel un vérin hydraulique est soumis à une force extérieure pilotée par un autre vérin alimenté par une source d'énergie hydraulique commandée, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 4C.

8) Dans ce huitième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel un vérin hydraulique est soumis à une force extérieure pilotée par un autre vérin alimenté par une source d'énergie pneumatique commandée, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 4D.

9) Dans ce neuvième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif hydraulique actif-passif caractérisé par un fonctionnement quatre cadrans dans un diagramme débit-pression, implanté sur un amortisseur traditionnel appartenant à une suspension classique et localisé conformément à la représentation symbolique de la figure SA.

10) Dans ce dixième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel deux vérins montés hydrauliquement en série sont destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige un générateur d'effort électrodynamique commandé, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 5B.

11) Dans ce onzième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel deux vérins montés hydrauliquement en série sont destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige l'effort d'un troisième vérin alimenté par une source d'énergie hydraulique commandée, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 5C.

12) Dans ce douzième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif suivant lequel deux vérins montés hydrauliquement en série sont destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige l'effort d'un troisième vérin alimenté par une source d'énergie pneumatique commandée, localisé conformément à la représentation symbolique de la figure 5D.

13) Dans ce treizième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif implanté sur une suspension oléopneumatique telle qu'elle est habituellement réalisée, suivant lequel une quelconque pompe hydraulique, à engrenages, à pistons radiaux ou axiaux, ou à palettes, est entrainée mécaniquement par une autre pompe identique ou non en principe ou en capacité, ou par tout générateur de couple électrodynamique, localisé conformément aux représentations symboliques de la figure 6A.

14) Dans ce quatorzième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif implanté sur une suspension traditionnelle, suivant lequel l'amortisseur est remplacé par un vérin monté hydrauliquement en série avec une quelconque pompe hydraulique, à engrenages, à pistons radiaux ou axiaux, ou à palettes, entrainée mécaniquement par une autre pompe identique ou non en principe ou en capacité, ou par tout générateur de couple électrodynamique, localisé conformément aux représentations symboliques de la figure 6B.

15) Dans ce quinzième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif implanté sur une suspension oléopneumatique telle qu'elle est habituellement réalisée, suivant lequel les transferts d'huile entre les deux chambres sont assurés au travers d'électrovannes pilotées, alimentées à partir d'un circuit hydraulique haute pression conformément à la représentation symbolique de la figure 7A.

16) Dans ce seizième exemple, conforme à la description, on montre la constitution schématique d'un objet conforme au brevet réalisé par un dispositif actif-passif implanté sur une suspension traditionnelle, suivant lequel l'amortisseur est remplacé par un vérin dont les transferts d'huile entre les deux chambres sont assurés au travers d'électrovannes pilotées, alimentées à partir d'un circuit hydraulique haute pression conformément à la représentation symbolique de la figure 7B.

17) Dans ce dix-septième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 8A et 8B) les schémas électriques de réalisation de la partie de la commande analogique qui réalise le calcul de la dérivée d'ordre non entier du déplacement différentiel aux bornes du générateur d'effort, à partir de deux combinaisons appropriées de filtres actifs à amplificateur opérationnel. Celles-ci synthétisent respectivement les deux transferts résultant de la séparation des parties réelle et imaginaire de l'impédance ou de l'admittance d'arrangements récursifs de cellules R C ou R L; R, C et L désignent respectivement une résistance complexe (R= Rr+iRi), une capacité complexe (C=Cr+i%) et une inductance complexe (L=LZ+iLi). Ces arrangements récursifs sont tels qu'ils conduisent à des distributions de pôles réels et de zéros complexes.En désignant par a et n les facteurs récursifs complexes entre les résistances et les capacités ou les inductances de deux cellules consécutives, soit Ri+l= Ri / a, Ci+î= Ci / tel ou Ei+î= rl Fi , le lissage des diagrammes asymptotiques de gain et de phase conduit à un ordre non entier complexe n exclusivement lié aux facteurs récursifs a et 1l, soit
n = a+ib =
l+logrl/loga
18) Dans ce dix-huitième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 8C et 8D) les diagrammes de gain et de phase de la partie réelle et de la partie imaginaire de la transmittance d'un dérivateur d'ordre non entier, soit
S(p) ~ Sp) +iS i(p)
E(p) E(p) E(p)
19) Dans ce dix-neuvième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 8E) la photo d'une réalisation électronique d'un dérivateur d'ordre non entier.

20) Dans ce vingtième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 8F) le schéma électrique de réalisation de la partie de la commande numérique qui réalise le calcul de la dérivée d'ordre non entier du déplacement différentiel aux bornes du générateur d'effort, à partir de la discrétisation de la partie réelle ou imaginaire de la transmitance d'un dérivateur d'ordre non entier.

21) Dans ce vingt et unième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 8G) la partie du schéma-bloc de la commande qui réalise le calcul de la valeur du coefficient C(t) à partir du déplacement différentiel x(t) aux bornes du générateur d'effort conformément à la relation (1) si n est réel (figure 8 G 1) et à la relation (2) si n est complexe (figure 8 G 2):

Dans ces formules. Cg est une constante dite de frottement visqueux équivalent et f est une fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du déplacement différentiel x(t).

22) Dans ce vingt-deuxième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 9A) le schéma-bloc de la commande telle que décrite dans le brevet et appliquée à un procédé électro-hydraulique dissipatif comme décrit dans l'exemple 1, suivant laquelle on utilise le modèle inverse dudit procédé électro-hydraulique paramétré en température afin de déterminer le signal d'entrée, soit logique soit analogique, à appliquer au procédé électrohydraulique lui-même.

23) Dans ce vingt-troisième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 9B) le schéma-bloc de la commande telle que décrite dans le brevet et appliquée à un procédé électro-hydraulique dissipatif comme décrit dans l'exemple 1, suivant laquelle ledit procédé électro-hydraulique est asservi en pression à partir d'une consigne P(t) telle que:

où K est un facteur multiplicatif et où C*(t) est uniquement constitué des valeurs positives de C(t).

24) Dans ce vingt-quatrième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 10A) le schéma-bloc de la commande telle que décrite dans le brevet et appliquée à un procédé électro-hydraulique actif-passif comme décrit dans l'exemple 5, suivant laquelle on utilise le modèle inverse dudit procédé électro-hydraulique paramétré en température afin de déterminer le signal d'entrée, soit logique soit analogique, à appliquer au procédé électrohydraulique lui-même.

25) Dans ce vingt-cinquième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 10B) le schéma-bloc de la commande telle que décrite dans le brevet et appliquée à un procédé électro-hydraulique actif-passif comme décrit dans l'exemple 5, suivant laquelle le procédé électro-hydraulique est asservi en pression à partir d'une consigne P(t) telle que:

où K est un facteur multiplicatif.

26) Dans ce vingt-sixième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 11A) dans le cas d'essais en échelon, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 11 A 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1 (figure 1 1 A 2).

27) Dans ce vingt-septième exemple, conforme à Ia description du brevet, on montre (figures 11B) dans le cas d'essais de rampe, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 1 1 B 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1 (figure 11 B 2).

28) Dans ce vingt-huitième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 11C) dans le cas d'essais en dos d'âne, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 1 1 C 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1 (figure 1 1 C 2).

29) Dans ce vingt-neuvième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 11D) dans le cas d'essais en nid de poule, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 1 1 D 1)et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1 (figure 1 1 D 2).

30) Dans ce trentième exemple, conforme à la description du brevet. on montre (figure 12A) dans le cas d'un essai en échelon, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

31) Dans ce trente et unième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 12B) dans le cas d'un essai de rampe, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

32) Dans ce trente-deuxième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 12C) dans le cas d'un essai en dos d'âne, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

33) Dans ce trente-troisième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 12D) dans le cas d'un essai en nid de poule, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

34) Dans ce trente-quatrième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 13) les performances comparées des réponses en fréquences obtenues pour une suspension classique (figure 13.1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1 (figure 13.2).

35) Dans ce trente-cinquième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 14A) l'évolution de C(t) dans le cas d'une sollicitation sinusoïdale du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

36) Dans ce trente-sixième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 14B) l'évolution de C(t) dans le cas d'une sollicitation en échelon du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 1.

37) Dans ce trente-septième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 15A) dans le cas d'essais en échelon, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 15 A 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5 (figure 15 A 2).

38) Dans ce trente-huitième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 15B) dans le cas d'essais de rampe, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 15 B 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5 (figure 15 B 2).

39) Dans ce trente-neuvième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures 15C) dans le cas d'essais en dos d'âne, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 15 C 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5 (figure 15 C 2).

40) Dans ce quarantième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figures lSD) dans le cas d'essais en nid de poule, les performances comparées quant aux dépassements des réponses obtenues pour une suspension classique (figure 15 D 1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5 (figure 15 D 2).

41) Dans ce quarante et unième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 16A) dans le cas d'un essai en échelon, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

42) Dans ce quarante-deuxième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 16B) dans le cas d'un essai de rampe, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

43) Dans ce quarante-troisième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 16C) dans le cas d'un essai en dos d'âne, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour-une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

44) Dans ce quarante-quatrième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 16D) dans le cas d'un essai en nid de poule, les performances comparées quant aux accélérations obtenues pour une suspension classique et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

45) Dans ce quarante-cinquième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 17) les performances comparées des réponses en fréquences obtenus pour une suspension classique (figure 17.1) et une suspension équipée du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5 (figure 17.2).

46) Dans ce quarante-sixième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 18A) l'évolution de C(t) dans le cas d'une sollicitation sinusoïdale du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

47) Dans ce quarante-septième exemple, conforme à la description du brevet, on montre (figure 18B) l'évolution de C(t) dans le cas d'une sollicitation en échelon du générateur d'effort tel que décrit dans l'exemple 5.

Claims

Revendications

1) Générateur d'effort caractérisé par une distribution des constantes de temps de relaxation mécanique.Ledit générateur d'effort est destiné à remplacer l'amortisseur dans un système mécanique masse-ressort-amortisseur, fonctionnant uniquement en phase dis sipative, caractérisé par le laminage, au moyen d'une valve asservie, d'un fluide circulant entre deux chambres, et de plus caractérisé par le fait que l'effort issu dudit générateur est soit nul soit proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes.L'effort issu dudit générateur est nul lorsque le rapport de la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes sur la dérivée d'ordre un du même déplacement différentiel est négatif ,et proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel lorsque ledit rapport est positif.

2) Système mécanique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur d'effort comporte en plus un générateur de débit de fluide entre lesdites deux chambres, de sorte que le générateur d'effort puisse fonctionner en phase active et en phase passive ,c'est-àdire dans les quatre cadrans du diagramme débit-pression,et soit caractérisé par le fait qu'il délivre en permanence un effort proportionnel à la dérivée d'ordre non entier réel du déplacement différentiel de ses bornes,ou à toute fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier complexe du même déplacement différentiel.

3) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par un dispositif hydraulique dissipatif dont la structure mécanique est réalisée technologiquement par des clapets associés à des sièges commandés à la fermeture par des excitateurs électrodynamiques, eux mêmes commandés en alternance par un rapport cyclique variable dont la fréquence est supérieure à la bande passante du dispositif électro-hydraulique, de sorte qu'à chaque valeur du rapport cyclique correspond une caractéristique débit-pression indépendante du temps.

4) Système mécanique tel que décrit dans Ia revendication 1 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par un dispositif hydraulique dissipatif dont la réalisation technologique est basée sur l'emploi d'un composant hydraulique tout ou rien.

5) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par un dispositif hydraulique dissipatif dont la réalisation technologique est basée sur l'emploi d'un composant hydraulique à commande proportionnelle.

6) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que l'élément actif du générateur d'effort est constitué par un vérin hydraulique soumis à une force extérieure pilotée par un excitateur électrodynamique.

7) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que l'élément actif du générateur d'effort est constitué par un vérin hydraulique soumis à une force extérieure pilotée par un autre vérin alimenté par une source d'énergie hydraulique commandée.

8) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que l'élément actif du générateur d'effort est constitué par un vérin hydraulique soumis à une force extérieure pilotée par un autre vérin alimenté par une source d'énergie pneumatique commandée.

9) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par deux vérins montés hydrauliquement en série destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige l'effort d'un excitateur électrodynamique commandé.

10) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par deux vérins montés hydrauliquement en série destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige l'effort d'un troisième vérin alimenté par une source d'énergie hydraulique commandée.

11) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par deux vérins montés hydrauliquement en série destinés, l'un à remplacer l'amortisseur traditionnel, l'autre à recevoir sur sa tige l'effort d'un troisième vérin alimenté par une source d'énergie pneumatique commandée.

12) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par une quelconque pompe hydraulique, à engrenages, à pistons radiaux ou axiaux, ou à palettes entraînée mécaniquement par une autre pompe tandem identique ou non en principe ou en capacité, ou par tout générateur de couple électrodynamique.

13) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que le générateur d'effort est constitué par un vérin monté hydrauliquement en série avec une quelconque pompe hydraulique, à engrenages, à pistons radiaux ou axiaux, ou à palettes entraînée mécaniquement par une autre pompe tandem identique ou non en principe ou en capacité, ou par tout générateur de couple électrodynamique.

14) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que les transferts d'huile entre les deux chambres sont assurés au travers d'électrovannes pilotées alimentées à partir d'un circuit hydraulique haute pression.

15) Système mécanique tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait que les transferts d'huile entre les deux chambres du vérin sont assurés au travers d'électrovannes pilotées alimentées à partir d'un circuit hydraulique haute pression.

16) Système électrique analogique qui réalise le calcul de la dérivée d'ordre non entier du déplacement différentiel aux bornes du générateur d'effort permettant ainsi d'obtenir la commande d'asservissement de la valve tel que décrit dans la revendication 1. Système électrique analogique réalisé à partir d'arrangements récursifs de coefficients complexes R, C et F, obtenus au moyen d'amplificateurs opérationnels, de résistances et de capacités ou d'inductances, et dont les rapports constants a et rl entre deux consécutifs (a = Ri/ Ri+l, n = Ci / Ci+l ou 1/z = Fi I i+l) déterminent l'ordre non entier complexe n conformément à la relation::

n = a+ib =

l+logrl/loga

17) Système électrique numérique qui réalise le calcul de la dérivée d'ordre non entier du déplacement différentiel aux bornes du générateur d'effort à partir de la discrétisation des parties réelle et imaginaire de la transmittance d'un dérivateur d'ordre non entier obtenu selon la revendication 16.

18) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé, dans le cas d'un ordre de dérivation non entier réel, par l'élaboration de la valeur instantanée C(t) de l'amortissement à partir du rapport entre la dérivée d'ordre non entier du déplacement relatif aux bornes du générateur d'effort x(t) et la dérivée d'ordre un du même déplacement à un coefficient multiplicatif près Cg, défini comme une constante de frottement visqueux équivalent.

19) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé, dans le cas d'un ordre de dérivation non entier complexe, par l'élaboration de la valeur instantanée C(t) de l'amortissement à partir du rapport entre une fonction des parties réelle et imaginaire de la dérivée d'ordre non entier du déplacement relatif aux bornes du générateur d'effort x(t) et la dérivée d'ordre un du même déplacement à un coefficient multiplicatif près Cg, défini comme une constante de frottement visqueux équivalent.

20) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'on utilise le modèle inverse du procédé électro-hydraulique paramétré en température afin de déterminer le signal d'entrée, soit logique soit analogique, à appliquer au procédé électrohydraulique lui-même.

21) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par l'asservissement du procédé électro-hydraulique à une consigne P(t) définie par:

22) Système de commande tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par le fait qu'on utilise le modèle inverse du procédé électro-hydraulique paramétré en température afin de déterminer le signal d'entrée, soit logique soit analogique, à appliquer au procédé électrohydraulique lui-même.

23) Système de commande tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par l'asservissement du procédé électro-hydraulique à une consigne P(t) définie par:

où K est un facteur multiplicatif.

24) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par l'invariance du taux de dépassement des réponses temporelles et notamment à échelon, face à une variation de masse du système pesant lorsque la commande est appliquée au procédé.

25) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par la diminution relative de l'accélération instantanée communiquée au système pesant lorsque la commande est appliquée au procédé.

26) Système de commande tel que décrit dans la revendication 1 et caractérisé par la robustesse du facteur de résonance ainsi qu'un meilleur filtrage des fréquences élevées lorsque la commande est appliquée au procédé.

27) Système de commande tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par l'invariance du taux de dépassement des réponses temporelles et notamment à l'échelon, face à une variation de masse du système pesant, traduit comme la robustesse du degré de stabilité de la suspension conformément aux propriétés conférées par la commande.

28) Système de commande tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par la diminution relative de l'accélération instantanée communiquée au système pesant lorsque la commande est appliquée au procédé.

29) Système de commande tel que décrit dans la revendication 2 et caractérisé par la robustesse du facteur de résonance ainsi qu'un meilleur filtrage des fréquences élevées lorsque la commande est appliquée au procédé.

30) Système mécanique, générateur d'effort, caractérisé par une distribution des constantes de temps de relaxation tel que décrit dans la revendication 1 et réalisé par une distribution récursive de ressorts et d'amortisseurs, caractérisée par un rapport constant 11 supérieur à un entre les constantes de raideur de deux ressorts consécutifs et un rapport constant a supérieur à un entre les coefficients de frottement visqueux de deux amortisseurs consécutifs et destiné à remplacer un système commandé au profit d'un système passif non commandé.

31) Système mécanique, générateur d'effort, caractérisé par une distribution des constantes de temps de relaxation tel que décrit dans la revendication 1 et réalisé par une distribution récursive de réservoirs oléopneumatiques pré-tarés et de trous calibrés destinés au laminage de l'huile, caractérisée par le fait que les coefficients d'élasticité équivalents obtenus par linéarisation au voisinage d'un point de fonctionnement de la caractéristique volume-pression sont dans un rapport constant 11 supérieur à un pour deux éléments consécutifs, et les coefficient de frottement visqueux résultant du laminage du fluide au travers des trous calibrés dans un rapport constant a supérieur à un pour deux éléments consécutifs.