FR2881235A1 - Systeme et procede de pilotage d'un actionneur - Google Patents
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Abstract
Ce système (10) de pilotage d'un actionneur (6) associé à une source (2) comprend :- des moyens de recueil d'au moins un signal de mesure traduisant le fonctionnement de ladite source (2) ; et- des moyens de génération d'un signal de pilotage dudit actionneur (6) qui comportent un filtre adaptatif (12) pour transformer ledit au moins un signal de mesure en un signal de pilotage dudit actionneur (6), une pluralité (14) d'ensembles de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de fonctionnement de ladite source (2), une unité (16) de détermination de l'état de fonctionnement de ladite source (2), et une unité (18) de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre correspondant parmi ladite pluralité (14) pour l'application de cet ensemble par ledit filtre adaptatif (12).Il est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de recueil d'un signal de contrôle du fonctionnement effectif de l'actionneur (6) et une unité (22) d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif (12) en fonction de ce signal de contrôle.
Description
La présente invention concerne un système et un procédé de pilotage d'un
actionneur et notamment d'un générateur de contre-vibrations destinées à atténuer des vibrations initiales provenant d'une source de vibrations.
Les vibrations telles que les vibrations engendrées par des groupes motopropulseurs (GMP) de véhicules automobiles sont transmises aux structures porteuses de ceux-ci et sont particulièrement difficiles à filtrer du fait de leurs larges plages de fréquence.
Des systèmes et procédés anti-vibratoires actifs comportant un ou plusieurs générateurs de contre-vibrations ont déjà été développés. Un exemple d'un tel système anti-vibratoire actif est décrit dans le brevet américain US 5 332 061.
De tels systèmes permettent de générer des contre-vibrations, c'est-àdire des vibrations de même pulsation en opposition de phase qui viennent se superposer aux vibrations initiales, la vibration résultante étant sensiblement diminuée.
De manière classique, les générateurs de contre-vibrations sont pilotés par des dispositifs qui reçoivent des signaux de mesure traduisant les vibrations initiales et comportent un filtre adaptatif pour transformer les signaux de mesure en un signal de pilotage du générateur de contrevibrations.
Les procédés et dispositifs de l'état de la technique utilisent une pluralité de capteurs tels que, par exemple, un capteur de mesure de régime moteur, un capteur de charge du groupe motopropulseur et un capteur de position de boîte de vitesses, pour permettre la sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi une pluralité d'ensembles de paramètres de filtre, ou cartographies, en vue de l'application de l'ensemble sélectionné de paramètres de filtre.
La sélection d'une cartographie parmi les cartographies disponibles, permet au système de présenter une bonne réactivité, le temps de calcul avant la détermination et l'application d'un ensemble de paramètres de filtre étant très court.
Cependant, ces systèmes ne prennent pas en compte les disparités entre les différents équipements et appliquent toujours les mêmes ensembles de filtres déterminés de manière standard.
Il en résulte une inadéquation puisque ces paramètres ne sont pas bien adaptés à une source particulière, ce qui, dans le cas du pilotage d'un générateur de contre-vibrations, se traduit par une diminution du confort.
Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes en proposant 5 un système et un procédé de pilotage d'un actionneur associé à une source et notamment d'un générateur de contre-vibrations, simples et efficaces.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de pilotage d'un actionneur associé à une source du type comprenant: - des moyens de recueil d'au moins un signal de mesure traduisant 10 le fonctionnement de ladite source; - des moyens de génération d'un signal de pilotage dudit actionneur qui comportent un filtre adaptatif pour transformer ledit au moins un signal de mesure en un signal de pilotage dudit actionneur, une pluralité d'ensembles de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de fonctionnement de ladite source, une unité de détermination de l'état de fonctionnement de ladite source, et une unité de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre correspondant parmi ladite pluralité pour l'application de cet ensemble par ledit filtre adaptatif, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de recueil d'un signal de contrôle du fonctionnement effectif de l'actionneur et une unité d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif en fonction de ce signal de contrôle.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - le système comporte en outre une unité de diagnostic recevant en 25 entrée au moins un signal de mesure, pour délivrer une information de diagnostic du fonctionnement de ladite source; - l'unité de détermination d'un état de fonctionnement est adaptée pour déterminer un état de fonctionnement par comparaison du signal de mesure avec des seuils prédéterminés; - lesdits moyens de recueil d'un signal de mesure comportent des moyens de filtrage de celuici pour extraire l'harmonique prépondérant; - ladite source est une source de vibrations initiales et ledit actionneur est un générateur de contre-vibrations, ledit signal de contrôle traduisant les vibrations résultant des vibrations initiales et des contre-vibrations; - ladite source de vibrations est un moteur thermique à quatre cylindres et lesdits moyens de filtrage sont adaptés pour extraire le second harmonique.
L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'un 5 actionneur, associé à une source qui comprend: - une étape de recueil d'un signal de mesure délivré par au moins un capteur et traduisant le fonctionnement de ladite source; - une étape de traitement dudit au moins un signal de mesure pour délivrer directement une information d'état de fonctionnement de ladite source; - une étape de sélection d'un ensemble de paramètres correspondant audit état de fonctionnement pour un filtre adaptatif parmi une pluralité d'ensembles de paramètres; et - une étape de filtrage avec lesdits paramètres sélectionnés, dudit signal de mesure pour délivrer un signal de pilotage dudit actionneur; 15 caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une étape de recueil d'un signal de contrôle du fonctionnement effectif dudit actionneur; et - une étape d'ajustage de paramètres dudit filtre adaptatif en fonction dudit signal de contrôle.
Suivant encore d'autres caractéristiques de l'invention: - le procédé comporte en outre une étape d'analyse dudit signal de mesure pour délivrer une information de diagnostic sur l'état de fonctionnement de la source de vibrations initiales; - ladite source est une source de vibrations initiales et ledit actionneur est un générateur de contre- vibrations, ledit signal de contrôle traduisant les vibrations résultant des vibrations initiales et des contre-vibrations.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un schéma bloc général d'un système anti- vibratoire embarqué sur un véhicule automobile mettant en oeuvre l'invention; et - la figure 2 représente un organigramme du procédé de l'invention.
La figure 1 représente un système anti-vibratoire embarqué sur un véhicule automobile, comprenant notamment un groupe motopropulseur GMP 2, formé notamment d'un moteur thermique et d'une boite de transmission, source de vibrations dites initiales.
Les vibrations initiales VI sont représentées sur la figure 1 sous la forme d'une onde se propageant à partir du GMP 2.
Un ensemble formant capteur de vibrations 4 est associé et placé à proximité du GMP 2 de manière à délivrer au moins un signal de mesure, noté S, qui traduit le fonctionnement de la source 2, c'est-à-dire les vibrations initiales VI.
Le signal S regroupe donc toutes les informations délivrées par les capteurs formant l'ensemble 4 en un seul signal dans lequel les informations sont multiplexées ou en plusieurs signaux transmis en parallèle.
Le système comprend également un générateur de contre-vibrations 6 sous la forme d'un actionneur ou d'un moteur activé par un dispositif de pilotage 10.
Le générateur 6 de contre-vibrations génère ainsi sous la commande du dispositif 10 des contre-vibrations destinées à atténuer les vibrations initiales générées par le GMP 2, ces contre-vibrations sont représentées sur la figure 1 par une onde CVI se propageant à partir du générateur 6.
Le dispositif de pilotage 10 comporte un filtre adaptatif 12 adapté pour recueillir en entrée le signal S et délivrer en sortie un signal P destiné à la commande du générateur 6.
Le dispositif de pilotage 10 comporte en outre une pluralité 14 d'ensembles de paramètres de filtre, ou cartographies, chaque ensemble de paramètres de filtre étant destiné à être utilisé par le filtre adaptatif 12 pour transformer le signal de mesure S de manière à piloter le générateur de contre-vibrations 6. Par exemple, chaque ensemble de paramètres permet d'obtenir un signal de commande pour une plage de fréquence différente.
Une unité 16 de détermination d'un état de fonctionnement de la source 2 et une unité 18 de sélection d'un ensemble de paramètres parmi ladite pluralité 14 sont comprises dans le dispositif 10 et permettent de sélectionner un ensemble de paramètres de filtre correspondant à un état de fonctionnement déterminé pour transmettre cet ensemble de paramètres au filtre 12.
Les unités de détermination 16 et de sélection 18 permettent de sélectionner un ensemble de paramètres parmi la pluralité 14 à partir du signal S délivré par l'ensemble de capteurs 4 à l'aide d'algorithmes classiques.
En particulier, dans le cas d'un GMP 2 correspondant à un moteur de véhicule automobile associé à une boîte automatique, l'unité de sélection 16 est adaptée pour déterminer automatiquement un mode de fonctionnement de la boîte de transmission automatique à partir du signal S délivré par l'ensemble formant capteur 4.
Par exemple, l'unité 16 est adapté pour recevoir le signal S et l'introduire dans un filtre qui permet d'en extraire l'harmonique prépondérant, c'est-à-dire l'harmonique de plus forte puissance. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, il s'agit du deuxième harmonique.
Le signal est ensuite traité par exemple en étant filtré puis amplifié dans un amplificateur à gain, pour une mise à l'échelle classique.
Le signal ainsi obtenu est introduit dans un élément de détermination de l'état du GMP 2, qui permet d'en déterminer un état de fonctionnement.
Dans l'exemple décrit, le GMP 2 est associé à une boîte de transmission automatique, de sorte que quatre états sont disponibles et correspondent à quatre modes de fonctionnement de la boîte de transmission automatique, c'est-à-dire un état neutre, un état marche arrière, un état d'entraînement et un état d'entraînement freiné.
L'unité 16 délivre donc une information d'état de fonctionnement utilisée par l'unité 18 de sélection reliée à la pluralité 14 d'ensembles de paramètres pour sélectionner un ensemble de paramètres donné en fonction de cet état et le transmettre au filtre adaptatif 12.
De plus, le système comprend également un capteur 20 de contrôle des vibrations résultantes qui permet de mesurer le fonctionnement effectif du générateur 6, c'est-à-dire, les vibrations résultant des vibrations initiales VI générées par le GMP 2 et des contre-vibrations CVI générées par le générateur 6. Le signal de contrôle C délivré par le capteur de contrôle 20 est recueilli par une unité d'ajustage 22 incluse dans le dispositif 10. L'unité d'ajustage 22 permet de modifier des paramètres courants du filtre 12 de manière à entraîner une convergence vers un minimum de vibrations.
Avantageusement, le signal de mesure S est également transféré à une unité 24 de diagnostic qui est comprise dans le dispositif 10 et qui analyse ce signal de mesure pour détecter des changements notamment dans la distribution des harmoniques et donc, dans le fonctionnement du GMP 2.
A cet effet, l'unité 24 recueille directement le signal S à la sortie de l'ensemble formant capteur 4, de manière à recevoir toutes ses harmoniques.
En référence à la figure 2, on va maintenant décrire le procédé de l'invention de manière générale.
Ce procédé débute par une étape 44 de recueil du signal S délivré par l'ensemble de capteurs 4.
Dans le mode de réalisation décrit, cette étape 44 est suivie d'une étape 46 de filtrage du signal de mesure et d'une étape 48 d'amplification, afin d'obtenir l'harmonique prépondérant, c'est-à-dire dans l'exemple décrit, le deuxième harmonique.
Le procédé comporte ensuite une étape 50 de traitement du signal de mesure pour délivrer directement la commande de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi la pluralité 14 d'ensembles de paramètres de filtre.
Cette étape de traitement comporte une sous étape 52 de détermination d'un état de fonctionnement parmi une pluralité d'états possibles par comparaison du signal S avec des seuils prédéterminés permettant de déterminer les différents états de fonctionnement de la source 2.
La sous-étape 52 est mise en oeuvre de manière classique, par exemple, par des comparaisons de la puissance des signaux avec des seuils prédéterminés.
La sous-étape 52 est suivie d'une sous étape 54 de sélection d'un ensemble donné de paramètres de filtre correspondant à l'état de fonctionnement déterminé, réalisée par un circuit logique classique de l'élément 16.
L'étape 50 est suivie d'une étape 60 de filtrage du signal de mesure s à l'aide de l'ensemble de paramètres de filtre sélectionné pour former le signal de pilotage P du générateur de contre-vibrations 6.
Dans le mode de réalisation décrit, le signal introduit dans le filtre adaptatif 12 est le deuxième harmonique du signal de mesure S, soit le signal S filtré et amplifié tel qu'à l'issue des étapes 46 et 48.
Le procédé comporte également une étape 62 de recueil du signal de contrôle C des vibrations résultant des vibrations initiales et des contre-vibrations et une étape 64 d'ajustage de paramètres du filtre 12 mis en oeuvre par le module 22 qui permet, à l'aide d'algorithmes connus, d'ajuster des paramètres sélectionnés du filtre adaptatif 12 de manière à faire converger le système vers un minimum de vibrations.
L'invention permet ainsi d'obtenir une bonne réactivité du système antivibratoire grâce à l'utilisation de cartographies, c'est-à-dire d'ensembles prédéterminés de paramètres de filtre, le temps de détermination d'un ensemble de paramètres étant court.
De plus, l'invention permet également une forte adaptabilité aux différences entre les véhicules grâce à l'utilisation du système adaptatif permettant de modifier des paramètres de filtre en fonction des vibrations résultantes mesurées, correspondant au fonctionnement effectif du générateur.
Le calcul d'adaptation des paramètres est mené de manière précise avec un temps de convergence plus long que le temps nécessaire à la détermination et l'application d'un ensemble prédéterminé de paramètres de filtre.
Avantageusement, les paramètres obtenus à l'issue du calcul de 20 convergence mené lors de cette étape 64 d'ajustage, sont mémorisés et remplacent les paramètres prédéterminés.
Ainsi, chaque nouvelle étape d'ajustage est réalisée à partir des valeurs telles que modifiées précédemment, afin de diminuer le temps de calcul.
Dans le cas où le dispositif comprend l'unité 24 de diagnostic, le procédé comprend en outre une étape 70 de diagnostic du fonctionnement du GMP 2 comprenant une sous-étape 72 d'analyse du signal de mesure S et une sous-étape 74 de comparaison de ce signal avec des valeurs prédéterminées pour délivrer une information de diagnostic sur l'état de fonctionnement du GMP 2.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une application avec un générateur de contre-vibrations et est applicable à tout système de pilotage d'un actionneur avec les mêmes avantages de réactivité et de forte adaptabilité grâce à l'utilisation composite d'ensembles prédéterminés de paramètres de filtre et d'une adaptation des paramètres en fonction d'une mesure effective.
Claims (9)
1. Système (10) de pilotage d'un actionneur (6) associé à une source (2) du type comprenant: - des moyens de recueil d'au moins un signal de mesure (S) traduisant le fonctionnement de ladite source (2) ; -des moyens de génération d'un signal de pilotage (C) dudit actionneur (6) qui comportent un filtre adaptatif (12) pour transformer ledit au moins un signal de mesure (S) en un signal de pilotage (P) dudit actionneur (6), une pluralité (14) d'ensembles de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de fonctionnement de ladite source (2), une unité (16) de détermination de l'état de fonctionnement de ladite source (2), et une unité (18) de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre correspondant parmi ladite pluralité (14) pour l'application de cet ensemble par ledit filtre adaptatif (12), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de recueil d'un signal de contrôle (C) du fonctionnement effectif de l'actionneur (6) et une unité (22) d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif (12) en fonction de ce signal de contrôle (C).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de diagnostic (24) recevant en entrée ledit signal de mesure (S), pour délivrer une information de diagnostic du fonctionnement de ladite source (2).
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'unité de détermination (16) d'un état de fonctionnement est adaptée pour déterminer un état de fonctionnement par comparaison du signal de mesure (S) avec des seuils prédéterminés.
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de recueil d'un signal de mesure (S) comportent des moyens de filtrage de celui-ci pour extraire l'harmonique prépondérant.
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source est une source de vibrations initiales (VI) et ledit actionneur est un générateur de contre-vibrations (CVI), ledit signal de contrôle (C) traduisant les vibrations résultant des vibrations initiales (VI) et des contre-vibrations (CVI).
6. Système selon les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que ladite source de vibrations (2) est un moteur thermique à quatre cylindres et en ce que lesdits moyens de filtrage sont adaptés pour extraire le second harmonique.
7. Procédé de pilotage d'un actionneur (6), associé à une source (2) qui comprend: - une étape de recueil d'un signal de mesure (S) délivré par au moins un capteur (4) et traduisant le fonctionnement de ladite source (2) ; - une étape (54) de traitement dudit au moins un signal de mesure (S) pour délivrer directement une information d'état de fonctionnement de ladite source (2) ; - une étape (56) de sélection d'un ensemble de paramètres correspondant audit état de fonctionnement pour un filtre adaptatif (12) parmi une pluralité (14) d'ensembles de paramètres; et une étape de filtrage avec lesdits paramètres sélectionnés, dudit signal de mesure (S) pour délivrer un signal de pilotage (P) dudit actionneur (6) . caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une étape de recueil d'un signal de contrôle (C) du fonctionnement effectif dudit actionneur (6) ; et - une étape d'ajustage de paramètres dudit filtre adaptatif (12) en fonction dudit signal de contrôle (C).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape (70) d'analyse dudit signal de mesure (S) pour délivrer une information de diagnostic sur l'état de fonctionnement de la source (2) de vibrations initiales.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ladite source (2) est une source de vibrations initiales (VI) et ledit actionneur (6) est un générateur de contre-vibrations (CVI), ledit signal de contrôle traduisant les vibrations résultant des vibrations initiales et des contre- vibrations.
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