FR3142165A1 - Procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé de véhicule a conduite assistée - Google Patents
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Abstract
Titre : PROCÉDÉ DE RETOUR D’EFFORT DANS UN ORGANE DE GUIDAGE DE VEHICULE A CONDUITE ASSISTEE L’invention concerne un procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé d’un véhicule à conduite assistée comprenant un calculateur, le procédé étant mis en œuvre par le calculateur et comportant : - une première étape (C1) dans laquelle on détermine une trajectoire discrétisée de référence destinée à être suivie par le véhicule, en fonction de paramètres instantanés du véhicule mesurés par l’organe de guidage motorisé, - une deuxième étape (C2) lors de laquelle l’organe de commande détermine une trajectoire discrétisée optimale du véhicule en fonction de la trajectoire de référence permettant au véhicule de suivre ladite trajectoire de référence du véhicule sans rencontrer d’obstacle, - une troisième étape (C3) lors de laquelle on calcule une loi d’effort à fournir par le conducteur pour un mouvement de l’organe de guidage en fonction de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale, de manière à générer un retour haptique dans l’organe de guidage, - une quatrième étape (C4) lors de laquelle on applique un asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé en utilisant la loi d’effort déterminée précédemment. Figure pour l’abrégé : [Fig 1]
Description
La présente invention concerne les procédés relatifs aux véhicules à conduite assistée et plus particulièrement aux technologies haptiques embarquées dans de tels véhicules.
De tels véhicules à conduite ou guidage assisté sont généralement dits « semi-autonomes ».
L’assistance en conduite a pour avantage de proposer une trajectoire à suivre par ledit véhicule. Ladite trajectoire peut être calculée par des moyens de calcul embarqués dans ledit véhicule.
En d’autres termes, le véhicule à conduite assistée suivra une trajectoire déterminée par un algorithme de commande définissant l’ensemble des points de passage dudit véhicule ainsi que les commandes permettant de mettre en œuvre un tel trajet.
A cet effet, le véhicule à conduite assistée calcule une trajectoire future à suivre en fonction de l’intention de son conducteur dite trajectoire de « référence », l’intention étant apte à être caractérisée par la force exercée sur une ou des pédales, notamment une pédale de vitesse ou via un organe de direction (ou de guidage) du véhicule tel qu’un volant de voiture ou un joystick.
La trajectoire de référence ne prend en compte ni les obstacles susceptibles d’être rencontrés par le véhicule sur cette trajectoire, ni les caractéristiques du véhicule.
Dans le cas des véhicules automobiles, une classification définie par l’Organisation Internationale des Constructeurs Automobiles classifie les véhicules en fonction de leur niveau d’assistance. Cette classification s’étend du niveau zéro dans lequel le véhicule automobile est dit en conduite manuelle, autrement dit sans aucune assistance au conducteur, jusqu’au niveau cinq où le véhicule est complètement autonome et donc sans possibilité d’intervention de son conducteur.
Dans ce cas, l’invention s’applique alors à tout véhicule automobile ayant un niveau d’assistance destiné à se situer entre le niveau deux, dit « d’assistance partielle », et le niveau trois, dit « d’autonomie conditionnée ».
Plus particulièrement, le niveau « d’assistance partielle » impose au conducteur de surveiller la route et de contrôler la trajectoire en cas de problème.
Toutefois, l’accélération et la décélération sont prises en charge par le système et donc le véhicule automobile. Dans certains modes de conduite, un organe de guidage motorisé tel que le volant est également pris en charge par le système. Le véhicule peut comporter des assistances complémentaires telles que le régulateur de vitesse adaptatif.
Le conducteur est alors chargé de surveiller, lors du trajet, l’environnement du véhicule et de reprendre son contrôle immédiatement en cas de problème.
Dans le niveau trois dit « d’autonomie conditionnée », dans lequel le contrôle du véhicule en cas de problème est effectué par son conducteur, le véhicule doit surveiller son environnement de conduite et doit agir en conséquence en parfaite autonomie dans certaines conditions de conduite.
Par ailleurs, l’invention est applicable aux systèmes de véhicules dits « Drive by Wire » dans lesquels les pièces mécaniques de transmission pour le guidage et le freinage du véhicule ont été remplacées par des actionneurs aptes à être commandés, ou à des systèmes de véhicules dans lesquels les pièces mécaniques de transmission sont présentes mais débrayées.
Il est connu, dans les systèmes « Drive by Wire » actuels intégrés dans les véhicules à conduite assistée, et plus particulièrement dans les véhicules automobiles, de simuler artificiellement une colonne de direction mécanique via un système de retour d’effort couplé au volant dudit véhicule automobile afin que le conducteur conserve ses repères cognitifs liés au guidage du véhicule.
Par exemple, les demandes de brevets WO 2020/230307 A1 et WO 2014/073180 concernent le passage d’une conduite « Drive by Wire »», simulant une colonne de direction mécanique, à une conduite dite classique, c’est-à-dire à l’aide d’un embrayage.
Aucun de ces documents n’enseigne comment assister un conducteur dans la conduite d’un véhicule automobile grâce à un retour d’effort haptique dans un organe de guidage motorisé tel qu’un volant, ledit retour d’effort haptique étant basé sur la différence entre la trajectoire de référence désirée par le conducteur et la trajectoire optimale déterminée par un algorithme apte à être mis en œuvre par un calculateur embarqué dans le véhicule.
L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un procédé capable de cumuler des avantages de rapidité, de simplicité et de fiabilité pour sa mise en œuvre.
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un procédé de retour d’effort haptique dans un organe de guidage motorisé d’un véhicule à conduite assistée comprenant un calculateur, le procédé étant mis en œuvre par le calculateur et comportant :
- une première étape dans laquelle on détermine une trajectoire discrétisée de référence destinée à être suivie par le véhicule, en fonction de paramètres instantanés du véhicule mesurés par l’organe de guidage motorisé,
- une deuxième étape dans laquelle on détermine une trajectoire discrétisée optimale du véhicule en fonction de la trajectoire de référence permettant au véhicule de suivre ladite trajectoire de référence du véhicule sans rencontrer d’obstacle,
- une troisième étape dans laquelle on calcule une loi d’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage en fonction de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale de manière à générer un retour haptique dans l’organe de guidage,
- une quatrième étape lors de laquelle on applique un asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé en utilisant la loi d’effort déterminée précédemment.
De préférence, la trajectoire optimale et la trajectoire de référence sont des trajectoires discrètes.
Par exemple, on calcule un paramètre d’écart entre la trajectoire optimale et la trajectoire de référence à partir d’au moins un point de la trajectoire optimale et d’au moins un point de la trajectoire de référence afin de calculer la loi d’effort lors de la troisième étape.
Avantageusement, le paramètre d’écart est fonction d’une aire formée entre deux points de la trajectoire optimale et un point de la trajectoire de référence, ou entre un point de la trajectoire optimale et deux points de la trajectoire de référence.
De préférence, le paramètre d’écart est fonction de l’aire d’un premier triangle et de l’aire d’un deuxième triangle, le premier triangle étant formé par un premier point de la trajectoire optimale, un deuxième point de la trajectoire optimale et un premier point de la trajectoire de référence, et le deuxième triangle étant formé par ledit premier point de la trajectoire de référence, un deuxième point de la trajectoire de référence, et ledit deuxième point de la trajectoire optimale.
Préférentiellement, la loi d’effort calculée lors de la troisième étape est fonction du paramètre d’écart selon une fonction paire et positive.
Avantageusement, la loi d’effort calculée lors de la troisième étape est fonction du paramètre d’écart selon une fonction linéaire.
De préférence, pour utiliser la loi d’effort en fonction du paramètre d’écart lors de la quatrième étape, on définit un repère tournant repositionné à chaque période d’échantillonnage du calculateur, ledit repère tournant étant centré sur une position angulaire dite optimale de l’organe de guidage motorisé correspondant à une superposition de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale en plusieurs points de la trajectoire optimale en amont du véhicule dans son sens d’avancée et à un minimum de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé, de sorte que ledit effort est minimal lorsque l’angle dudit organe de guidage motorisé correspond sensiblement à ladite superposition desdites trajectoires et, l’effort augmentant dès lors que l’angle de l’organe de guidage motorisé est écarté de la position angulaire optimale dudit organe.
De préférence, lors de la deuxième étape, on détermine la trajectoire optimale en prenant en compte des contraintes du calculateur, les contraintes du système de commande étant choisies individuellement ou cumulées parmi :
- une absence d’obstacle en amont du véhicule dans son sens d’avancée sur sa trajectoire optimale ;
- un intervalle admissible de vitesse ;
- un intervalle admissible de braquage angulaire de roues du véhicule ;
- un intervalle admissible d’accélération ou de décélération du véhicule ;
- un intervalle admissible de variation de l’accélération ou de la décélération ;
- un intervalle admissible de variation de l’angle de braquage des roues ;
- des contraintes géométriques du véhicule ;
- des contraintes dynamiques du véhicule ;
- des contraintes de consommation d’énergie ;
- des contraintes de puissance instantanée ;
- une contrainte de non retournement du véhicule.
Les paramètres instantanés du véhicule comportent par exemple une composante cinétique et une composante directionnelle du véhicule
L'invention concerne également un véhicule à conduite assistée comportant :
- des moyens de guidage directionnel et cinétique du véhicule comportant un organe de guidage motorisé à retour haptique ;
- un calculateur configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment.
L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée d’un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
La illustre le procédé de l’invention mis en œuvre dans un véhicule à conduite assistée ayant un calculateur d’une trajectoire future du véhicule, qui permet un retour d’information vers le conducteur dudit véhicule en fonction de la proximité d’une trajectoire optimale calculée par un organe de prédiction d’une trajectoire future du système de commande du véhicule et de la trajectoire que le conducteur souhaite faire prendre au véhicule.
L’organe de prédiction d’une trajectoire future est par exemple un système de commande prédictive.
En variante, il est possible d’utiliser une autre méthode de commande connue par l’homme du métier, par exemple la commande dite « LQ », les formes chainées ou encore, les méthodes de renforcement.
Le procédé commence par une première étape S1 lors de laquelle le véhicule est démarré, puis se poursuit par des étapes S2 et S3 dans lesquelles le véhicule détecte si le conducteur agit sur des organes de commande de la conduite du véhicule.
Les organes de commande de la conduite peuvent comprendre un volant, un joystick, une manette et/ou une pédale. Au moins l’un de ces organes génère une consigne de direction ou de vitesse via le calculateur lors de l’étape S2 et le calculateur enregistre la consigne donnée par cet organe sur la conduite.
Les organes de commande de la conduite comprennent au moins un organe de guidage motorisé, par exemple un volant motorisé, qui est systématiquement utilisé lors de l’étape S3, qui permet de donner au moins une consigne de direction via le calculateur, et optionnellement de donner en même temps la consigne de vitesse via le calculateur.
Le véhicule dispose par exemple d’une pédale délivrant une consigne de vitesse et d’un volant de guidage motorisé pour la conduite du véhicule permettant respectivement au conducteur de fournir une consigne de vitesse via le calculateur et une consigne d’orientation du véhicule lors des étapes S2 et S3.
Le véhicule comporte l’organe de guidage motorisé ayant un moteur de retour haptique, ainsi que des roues. De préférence, le véhicule ne comporte aucune colonne de direction entre ledit organe de guidage motorisé et lesdites roues.
Alternativement, la colonne de direction est présente, mais débrayée.
Le procédé est donc applicable aux véhicules dit « Drive by Wire » dans lesquels les pièces mécaniques de transmission pour le guidage et le freinage ont été remplacées par des actionneurs commandés électriquement.
La trajectoire de référence du véhicule correspond à la trajectoire théorique que le conducteur souhaite faire prendre au véhicule à travers l’organe de guidage motorisé et les éventuels autres organes de commande de la conduite du véhicule.
Les étapes S2 et S3 se poursuivent une fois toutes les deux achevées par une étape C1 lors de laquelle on détermine une trajectoire discrétisée de référence destinée à être suivie par le véhicule en fonction de paramètres instantanés du véhicule mesurés par l’organe de guidage motorisé, lesdits paramètres instantanés du véhicule comportant de préférence une composante cinétique et une composante directionnelle du véhicule, obtenus par exemple par la consigne des étapes S2 et S3.
L’étape C1 se poursuit par une étape C2 lors de laquelle un système de commande du véhicule détermine une trajectoire discrétisée optimale du véhicule et les commandes permettant de la suivre. La trajectoire optimale est fonction de la trajectoire de référence. Cette trajectoire optimale permet de suivre la trajectoire tout en respectant les différentes contraintes précitées.
Dans un mode préférentiel la détermination de trajectoire discrétisée optimale du véhicule peut prendre en compte des caractéristiques du véhicule.
La trajectoire de référence est donc une trajectoire utilisée comme objectif de trajectoire du véhicule par le système de commande.
En alternative, les trajectoires de référence et optimale sont des trajectoires discrètes plutôt que des trajectoires continues.
Le véhicule peut comporter en outre des capteurs adaptés pour fournir des mesures au système de commande pour le calcul de la trajectoire optimale et pour l’asservissement de la trajectoire effective du véhicule à la trajectoire optimale.
Le système de commande vise donc à faire suivre au véhicule la trajectoire de référence, en prenant en compte des contraintes qui génèrent un écart entre la trajectoire de référence visée par le véhicule et calculée lors de l’étape C1, et la trajectoire optimale effectivement prise par le véhicule et calculée lors de l’étape C2.
Les contraintes du système de commande sont par exemple choisies individuellement ou cumulées lors de l’étape C2, pour déterminer la trajectoire optimale en prenant en compte des contraintes de l’organe de commande qui fournit la trajectoire optimale, parmi : une absence d’obstacle du véhicule sur la trajectoire optimale, un intervalle admissible de vitesse, un intervalle admissible de braquage angulaire de roues du véhicule, un intervalle admissible d’accélération ou de décélération du véhicule, un intervalle admissible de variation de l’accélération ou de la décélération, un intervalle admissible de variation de l’angle de braquage des roues, des contraintes géométriques du véhicule, des contraintes dynamiques du véhicule, des contraintes de puissance instantanée, des contraintes de consommation d’énergie ou encore des contraintes de non retournement du véhicule.
Ces contraintes du système de commande lui permettent de générer une trajectoire optimale qui est dépourvue de danger pour le véhicule et ses occupants, qui respecte les contraintes mécaniques du véhicule, et qui augmente le confort ressenti.
L’étape C2 se poursuit par une étape C3 lors de laquelle on calcule une loi d’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé en étape S3 en fonction de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale de manière à générer un retour haptique dans l’organe de guidage.
A l’issue de la troisième étape C3, sauf si le conducteur s’oppose au mouvement/déplacement de l’organe de guidage, le mouvement dudit organe en étape S3 se fait automatiquement par son moteur intégré qui positionne angulairement celui-ci sur un angle Thêta correspondant à l’angle de l’organe de guidage motorisé que devrait choisir le conducteur pour l’orientation de la trajectoire de référence soit identique à l’orientation de la trajectoire optimale.
Dans un tel véhicule, l’organe de guidage motorisé n’entraîne pas automatiquement la rotation des roues et le guidage du véhicule.
Au contraire, quel que soit le mouvement et la position de l’organe de guidage motorisé, le conducteur peut le mettre mouvement, par exemple en rotation, pour indiquer au système de commande l’angle qu’il souhaite voir inculqué à la trajectoire du véhicule, et ainsi permettre audit système le calcul de la trajectoire de référence.
L’étape C3 se poursuit par l’étape S4 lors de laquelle on réalise un filtrage, de sorte à filtrer d’éventuels à-coups dans l’organe de guidage motorisé.
Le filtrage permet de limiter l’influence de points trop éloignés de la tendance en cours, c'est-à-dire limiter les variations rapides de la loi d’effort.
On entend par variation rapide tout mouvement brusque ou inconfortable du véhicule pour le conducteur.
Le véhicule peut quand même faire une esquive rapide qui ne sera pas filtrée, dans la limite de ces capacités définies par les contraintes précitées.
Le filtrage compare la trajectoire de référence à la trajectoire optimale ou bien la loi d’effort à une valeur seuil, et en cas d’écart trop brusque pendant une durée préconfigurée entre la trajectoire de référence et la trajectoire optimale ou bien entre la loi d’effort et une valeur seuil, alors le véhicule est par exemple maintenu dans la trajectoire optimale sans prise en compte de la valeur source de variation brusque dans l’établissement de la trajectoire de référence, et l’étape S4 se poursuit alors par une étape de sortie S5, sinon elle se poursuit par l’étape C4.
En alternative, les étapes C3 et S4 peuvent être interverties, de sorte que l’étape S4 précède immédiatement l’étape C3.
Lors de l’étape S5, on met fin à la période d’échantillonnage en cours, et un nouveau processus pourra être initié à partir de l’étape S1 lors d’un nouvel échantillonnage.
La loi d’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé est utilisée lors de l’étape C4, lors de laquelle on fait applique un asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé en utilisant la loi d’effort déterminée précédemment.
L’effort à fournir est par exemple régulé dans l’organe de guidage motorisé directement, par une régulation du couple, des frottements, de l’inertie et/ou de l’amortissement de l’effort fourni…
On obtient ainsi la génération d’un retour haptique depuis l’organe de guidage motorisé vers les mains du conducteur, qui permet au conducteur de connaitre en temps réel la différence entre la trajectoire de référence et la trajectoire optimale déterminée par l’organe de commande. Cette information parvient au conducteur par la difficulté à mouvoir l’organe de guidage en fonction de l’écart entre la trajectoire de référence et la trajectoire optimale.
En particulier, si le conducteur a tourné l’organe de guidage motorisé lors de l’étape S3 dans une position angulaire impliquant un écart entre la trajectoire de référence créée et la trajectoire optimale, le procédé permet au conducteur de retrouver un repère par l’organe de guidage pour estimer la trajectoire optimale que va suivre le véhicule.
Le retour d’effort permet donc d’indiquer au conducteur à quel point le véhicule va suivre la trajectoire qu’il propose.
Sans ce retour, le conducteur est perdu et le véhicule est difficile à conduire.
La illustre un exemple d’un véhicule modélisé 1 ayant une trajectoire optimale L1 et une trajectoire de référence L2.
Le calculateur génère la trajectoire optimale L1 suivant le sens d’avancée du véhicule modélisé 1 qui est le même que celui de la trajectoire de référence L2.
Il est possible d’avoir un fonctionnement similaire en marche avant ou en marche arrière du véhicule, et on définit le sens d’avancée du véhicule en conséquence.
De préférence, la trajectoire optimale et la trajectoire de référence sont discrètes.
On obtient ainsi un ensemble de points formant lesdites trajectoires.
L’ensemble de points s’étend par exemple à vingt points qui sont espacés de manière proportionnelle à la vitesse instantanée du véhicule.
Les points sont préférentiellement espacés d’une distance inférieure à la distance parcourue par le véhicule en un dixième de seconde.
Le procédé peut prévoir en outre le calcul d’un paramètre d’écart entre la trajectoire optimale et la trajectoire de référence à partir d’au moins un point de la trajectoire optimale PO1, PO2, PO3 et d’au moins un point de la trajectoire de référence PR1, PR2, PR3 pour le calcul de la loi d’effort lors de la troisième étape C3.
Le calcul d’un paramètre d’écart permet au système de commande d’évaluer l’écart entre la trajectoire optimale et la trajectoire de référence, et d’en déduire une calibration de l’effort de mouvement de l’organe de guidage motorisé.
Il n’est pas nécessaire de prendre en compte l’intégralité des trajectoires pour le calcul du paramètre d’écart, une subdivision de ces trajectoires pouvant suffire.
Le paramètre d’écart peut comprendre la distance entre deux points cohérents en temps des deux trajectoires (dites de référence et optimale), c'est-à-dire échantillonnés simultanément, ou encore comprendre un angle entre ces deux points, l’angle étant formé par le point de la trajectoire optimale, le centre de gravité du véhicule et le point de la trajectoire de référence. On peut utiliser les méthodes dites « méthode des polynômes », « méthode des tangentes », « méthode des trapèzes » ou encore « méthode des intégrales » pour déterminer le paramètre d’écart entre les deux trajectoires L1, L2.
Dans la méthode polynomiale, on modélise les trajectoires par des polynômes, puis on utilise la valeur des intégrales de ces polynômes.
Dans la méthode des trapèzes, on calcule la somme des aires de tous les trapèzes entre les points de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale.
Dans la méthode des tangentes, on calcule la dérivée sur chaque point de la trajectoire, ledit calcul de dérivée étant par exemple réalisé par une méthode connue quelconque telle que la méthode des différences finies, puis on calcule la moyenne des différences des tangentes en chaque point entre la trajectoire de référence et la trajectoire optimale.
Avantageusement, le paramètre d’écart est fonction d’une aire formée entre deux points de la trajectoire optimale et un point de la trajectoire de référence et entre un point de la trajectoire optimale et deux points de la trajectoire de référence.
Cette méthode utilisant une aire entre les deux courbes des trajectoires L1, L2 comme paramètre d’écart est un compromis efficace entre le temps de calcul et la précision.
On utilise ainsi la méthode dite « méthode des triangles », qui permet de maximiser le gain de temps de calcul, dans laquelle le paramètre d’écart est fonction à la fois de l’aire d’un premier triangle et de l’aire d’un deuxième triangle, le premier triangle étant formé par un premier point PO1 de la trajectoire optimale L1, un deuxième point PO2 de la trajectoire optimale L1 et un premier point PR1 de la trajectoire de référence L2, et le deuxième triangle étant formé par ledit premier point PO1 de la trajectoire de référence L2, un deuxième point PR2 de la trajectoire de référence L2, et ledit deuxième point PO2 de la trajectoire optimale L1.
Les Figures 3 et 5 illustrent un premier et un deuxième scénario dans lesquels l’écart entre la trajectoire optimale L1 et la trajectoire de référence L2 sont respectivement faible et important.
Les Figures 4 et 6 illustrent respectivement les efforts à fournir dans l’organe de guidage par le conducteur sous forme du couple en Newton-mètre, en fonction de l’angle dudit organe de guidage motorisé dans le premier et dans le deuxième scénario.
Avantageusement, la loi d’effort calculée lors de la troisième étape C3 est fonction du paramètre d’écart selon une fonction linéaire.
Ainsi, l’effort de mouvement à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé est fonction de l’angle dudit organe, noté Thêta sur les Figures 4 et 6, et fonction en outre du paramètre d’écart.
Par exemple, la loi entre l’effort de mouvement et l’angle et celle entre l’effort de mouvement et l’écart sont des fonctions linéaires, par exemple des fonctions de proportionnalité.
Comme représenté sur ces Figures 4 et 6, plus l’écart entre les deux trajectoires L1, L2 des Figures 3 et 5 est important, plus la pente de la courbe d’effort est grande.
La linéarité permet une meilleure anticipation du retour haptique par le conducteur, ce qui lui confère une meilleure prévisibilité de l’intention du système de commande et donc une meilleure appréhension de la trajectoire optimale qui va être prise par le véhicule.
Si la pente de la courbe d’effort est directement égale à la moyenne des aires d’une pluralité de triangles calculés selon la méthode des triangles égale à un, cela équivaut à un coefficient de proportionnalité égal à un.
Une alternative consiste à sommer les aires de ces triangles puis à utiliser une pente proportionnelle à la valeur obtenue.
La loi d’effort calculée lors de la troisième étape C3 est préférentiellement fonction de la position de l’organe de direction selon une fonction paire et positive, c'est-à-dire une fonction à valeurs positives symétrique par rapport à l’axe des ordonnées.
Ainsi, la loi d’effort calculée lors de la troisième étape C3 est une fonction qui est encore plus prévisible pour le conducteur, car elle donne le même asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé quel que soit le sens de mouvement de l’organe de guidage motorisé, c'est-à-dire l’éloignement d’un axe des ordonnées correspondant à une position donnée d’angle Thêta égal à zéro.
Le procédé peut prévoir en outre de définir un repère tournant repositionné à chaque période d’échantillonnage du calculateur pour obtenir les paramètres de la loi en fonction de l’écart lors de la quatrième étape C4, l’écart donnant les paramètres de la loi (par exemple la pente dans le cas d'une relation linéaire) et l’orientation de l’organe de guidage motorisé donnant la rotation du repère tournant.
Le repère tournant est centré sur une position angulaire dite optimale de l’organe de guidage motorisé correspondant sensiblement à une superposition de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale en un point PO1, PO2, PO3 de la trajectoire optimale et à un minimum de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé.
Ainsi, l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement dudit organe est minimal lorsque l’angle Thêta correspond sensiblement à ladite superposition desdites trajectoires, et cet effort augmente dès lors que l’angle de l’organe de guidage motorisé est écarté de l’angle optimal dudit organe.
On peut prévoir également que le paramètre d’écart soit soumis au filtrage de l’étape S4, de sorte à filtrer d’éventuels à-coups dans l’organe de guidage motorisé.
Ce filtrage ne s’applique qu’aux mouvements de l’organe de guidage motorisé et est effectué à la même période d’échantillonnage que la loi de commande. Ainsi, en cas de surgissement d’un obstacle sur la trajectoire optimale L1 impliquant que le véhicule change rapidement de trajectoire, on évite que l’organe de guidage ne tourne trop vite de façon inconfortable pour le conducteur par le lissage des valeurs.
L’invention concerne aussi un véhicule à conduite assistée comportant :
- des moyens de guidage directionnel et cinétique du véhicule comportant un organe de guidage motorisé à retour haptique ;
- un calculateur configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.
On met en œuvre ainsi un procédé qui comprend, en parallèle de l’assistance au guidage classique, la génération d’un retour d’effort haptique dépendant du repère tournant et précis dans l’organe de guidage motorisé à destination du conducteur pour lui permettre de percevoir immédiatement la différence entre la trajectoire de référence indiquée au véhicule et la trajectoire optimale issue de la commande du système finalement appliquée au véhicule, l’intensité de cet effort étant liée à cette différence afin que le retour d’effort soit compréhensible d’un point de vue sensoriel par le conducteur.
Claims (12)
- Procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé d’un véhicule à conduite assistée comprenant un calculateur, le procédé étant mis en œuvre par le calculateur et comportant :
- une première étape (C1) dans laquelle on détermine une trajectoire discrétisée de référence destinée à être suivie par le véhicule, en fonction de paramètres instantanés du véhicule mesurés par l’organe de guidage motorisé,
- une deuxième étape (C2) dans laquelle on détermine une trajectoire discrétisée optimale du véhicule en fonction de la trajectoire de référence permettant au véhicule de suivre ladite trajectoire de référence du véhicule sans rencontrer d’obstacle,
- une troisième étape (C3) dans laquelle on calcule une loi de l’effort à fournir par le conducteur pour un mouvement de l’organe de guidage, en fonction de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale, de manière à générer un retour haptique dans l’organe de guidage,
- une quatrième étape (C4) lors de laquelle on applique un asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé, en utilisant la loi d’effort déterminée précédemment. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la trajectoire optimale et la trajectoire de référence sont des trajectoires discrètes.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel on calcule un paramètre d’écart entre la trajectoire optimale et la trajectoire de référence à partir d’au moins un point de la trajectoire optimale et d’au moins un point de la trajectoire de référence afin de calculer la loi d’effort lors de la troisième étape (C3).
- Procédé selon la revendication 3, dans lequel le paramètre d’écart est fonction d’une aire formée entre deux points de la trajectoire optimale et un point de la trajectoire de référence, ou entre un point de la trajectoire optimale et deux points de la trajectoire de référence.
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le paramètre d’écart est fonction à la fois de l’aire d’un premier triangle et de l’aire d’un deuxième triangle, le premier triangle étant formé par un premier point de la trajectoire optimale, un deuxième point de la trajectoire optimale et un premier point de la trajectoire de référence, et le deuxième triangle étant formé par ledit premier point de la trajectoire de référence, un deuxième point de la trajectoire de référence, et ledit deuxième point de la trajectoire optimale.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la loi d’effort calculée lors de la troisième étape (C3) est fonction du paramètre d’écart selon une fonction paire et positive.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la loi d’effort calculée lors de la troisième étape (C3) est fonction du paramètre d’écart selon une fonction linéaire.
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel pour utiliser le coefficient de la loi d’effort en fonction du paramètre d’écart lors de la quatrième étape (C4), on définit un repère tournant repositionné à chaque période d’échantillonnage du calculateur, ledit repère tournant étant centré sur une position angulaire dite optimale de l’organe de guidage motorisé correspondant sensiblement à une superposition de la trajectoire de référence et de la trajectoire optimale en plusieurs points de la trajectoire optimale en amont du véhicule dans son sens d’avancée et à un minimum de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé, de sorte que ledit effort est minimal lorsque l’angle dudit organe correspond sensiblement à ladite superposition desdites trajectoires, et l’effort augmentant dès lors que l’angle de l’organe de guidage motorisé est écarté de la position angulaire optimale dudit organe.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel dans lequel lors de la deuxième étape (C2), on détermine la trajectoire optimale en prenant en compte des contraintes du calculateur, les contraintes du calculateur étant choisies individuellement ou cumulées parmi : une absence d’obstacle en amont du véhicule dans son sens d’avancée sur sa trajectoire optimale, un intervalle admissible de vitesse, un intervalle admissible de braquage angulaire de roues du véhicule, un intervalle admissible d’accélération ou de décélération du véhicule, un intervalle admissible de variation de l’accélération ou de la décélération, un intervalle admissible de variation de l’angle de braquage des roues, des contraintes géométriques du véhicule, des contraintes dynamiques du véhicule, des contraintes de puissance instantanée, des contraintes de consommation d’énergie, ou encore des contraintes de non retournement du véhicule.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de la quatrième étape (C4), on applique l’asservissement de l’effort à fournir par le conducteur pour le mouvement de l’organe de guidage motorisé également en fonction de paramètres de frottement et/ou d’amortissement et/ou d’inertie du mouvement dudit organe.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres instantanés du véhicule comportent une composante cinétique et une composante directionnelle du véhicule.
- Véhicule à conduite assistée (1) comportant :
- des moyens de guidage directionnel et cinétique du véhicule comportant un organe de guidage motorisé à retour haptique ;
- un calculateur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2211955A FR3142165A1 (fr) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé de véhicule a conduite assistée |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2211955 | 2022-11-17 | ||
| FR2211955A FR3142165A1 (fr) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé de véhicule a conduite assistée |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3142165A1 true FR3142165A1 (fr) | 2024-05-24 |
Family
ID=84887484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2211955A Pending FR3142165A1 (fr) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | Procédé de retour d’effort dans un organe de guidage motorisé de véhicule a conduite assistée |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3142165A1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1867542B1 (fr) * | 2006-06-13 | 2009-07-22 | Robert Bosch Gmbh | Assistant de suivi de voie doté d'une fonction de changement de voie |
| WO2014073180A1 (fr) | 2012-11-07 | 2014-05-15 | 日産自動車株式会社 | Dispositif de commande de direction |
| US20200156704A1 (en) * | 2017-07-25 | 2020-05-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for Generating Haptic Feedback |
| WO2020230307A1 (fr) | 2019-05-15 | 2020-11-19 | 日産自動車株式会社 | Procédé de commande de direction et dispositif de commande de direction |
| FR3108878A1 (fr) * | 2020-04-07 | 2021-10-08 | Renault S.A.S | Dispositif d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être incorporé dans un véhicule automobile |
| US20220281473A1 (en) * | 2021-03-05 | 2022-09-08 | Continental Automotive Systems, Inc. | Driver Effort Augmentation to Indicate Trajectory Planner Feedback |
-
2022
- 2022-11-17 FR FR2211955A patent/FR3142165A1/fr active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1867542B1 (fr) * | 2006-06-13 | 2009-07-22 | Robert Bosch Gmbh | Assistant de suivi de voie doté d'une fonction de changement de voie |
| WO2014073180A1 (fr) | 2012-11-07 | 2014-05-15 | 日産自動車株式会社 | Dispositif de commande de direction |
| US20200156704A1 (en) * | 2017-07-25 | 2020-05-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for Generating Haptic Feedback |
| WO2020230307A1 (fr) | 2019-05-15 | 2020-11-19 | 日産自動車株式会社 | Procédé de commande de direction et dispositif de commande de direction |
| FR3108878A1 (fr) * | 2020-04-07 | 2021-10-08 | Renault S.A.S | Dispositif d’aide à la manœuvre d’évitement d’une cible destiné à être incorporé dans un véhicule automobile |
| US20220281473A1 (en) * | 2021-03-05 | 2022-09-08 | Continental Automotive Systems, Inc. | Driver Effort Augmentation to Indicate Trajectory Planner Feedback |
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