FR2927601A3 - Electric control steer by wire type steering system operating method for motor vehicle, involves establishing angular position value of steering control body from mechanical action value applied on body, by using reference model - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un système de direction de véhicule automobile du type à commande électrique dit steer-by-wire . L'invention concerne aussi un système de direction de véhicule automobile du type à commande électrique et mettant en oeuvre un tel procédé. The invention relates to a method of operating a motor vehicle steering system of the electric control type said steer-by-wire. The invention also relates to a motor vehicle steering system of the electrically controlled type and implementing such a method.
Historiquement, les systèmes de direction des véhicules automobiles fonctionnaient exclusivement grâce aux efforts qu'exerçait le conducteur sur un volant de direction. Ces efforts sur le volant étaient transmis à un arbre appelé colonne de direction et muni à son extrémité d'un pignon engrenant avec une crémaillère. La rotation de cette colonne entraînait donc un mouvement de translation de la crémaillère. Un système de timonerie à chaque extrémité de la crémaillère permettait d'orienter des roues du véhicule automobile en réponse à ce déplacement de la crémaillère. Historically, the steering systems of motor vehicles operated exclusively through the efforts exerted by the driver on a steering wheel. These efforts on the steering wheel were transmitted to a shaft called steering column and provided at its end with a pinion meshing with a rack. The rotation of this column therefore led to a translation movement of the rack. A wheelhouse system at each end of the rack was used to orient the wheels of the motor vehicle in response to this movement of the rack.
Il a ensuite été imaginé, en conservant la structure mécanique de base du système de direction décrit précédemment, d'ajouter des moyens hydrauliques d'assistance à la manoeuvre du volant de direction pour améliorer l'agrément de conduite. Pour remédier à certains inconvénients notamment d'encombrement et de fiabilité, il a été imaginé un système de direction assistée dans lequel l'assistance est obtenue par un actionneur électrique. Un tel système est connu sous le nom de direction assistée électrique. It was then imagined, retaining the basic mechanical structure of the steering system described above, to add hydraulic assistance means to maneuver the steering wheel to improve drivability. To overcome some drawbacks including congestion and reliability, it has been imagined a power steering system in which the assistance is obtained by an electric actuator. Such a system is known as electric power steering.
Pour aller encore plus loin dans l'optimisation de l'encombrement du système de direction, mais aussi autoriser de nouvelles prestations en termes d'interface homme-machine, de sécurité et d'agrément de conduite, il a été imaginé un système de direction à commande électrique dit Steer-by-wire où la commande de direction est transmise par un signal électrique émis sur des fils électriques. Ainsi, la position angulaire MS\REN061 FR.dpt du volant est traduite par un signal de commande transmis sur des fils électriques et commandant un moteur électrique agissant sur les roues pour les positionner dans la position de braquage correspondant à la position du volant. To go even further in optimizing the size of the steering system, but also to allow new services in terms of man-machine interface, safety and driving pleasure, it has been imagined a steering system Steer-by-wire electrical control where the steering control is transmitted by an electrical signal emitted on electrical wires. Thus, the angular position MS \ REN061 FR.dpt of the steering wheel is translated by a control signal transmitted over electrical son and controlling an electric motor acting on the wheels to position them in the steering position corresponding to the position of the steering wheel.
Ce système de direction permet un découplage mécanique du volant de direction du train avant et des roues. Il présente des avantages multiples. Une liste exhaustive de ces avantages réellement envisageables n'est pas possible en l'état actuel. Cependant, certains bénéfices évidents peuvent être cités. Notamment : la suppression du lien mécanique entre le volant et le train avant permet de considérablement simplifier les systèmes. La flexibilité en termes d'architecture et d'ergonomie s'en trouve améliorée, l'assemblage est simplifié. De même, le poids et le coût du système sont diminués. Enfin, la fiabilité est censée elle-aussi être améliorée ; la disparition du circuit hydraulique de direction assistée est plus en accord avec les contraintes environnementales et écologiques ; l'interface électrique entre les systèmes et les commandes fournies au conducteur facilite la mise en oeuvre de contrôles actifs (contrôle de trajectoire, évitements) et apporte un gain en performance. Par exemple, les applications d'accélérateur électronique, la suppression de lien mécanique a permis de diminuer la consommation en carburant et d'améliorer le confort de conduite en supprimant les à-coups de transmission. This steering system allows mechanical decoupling of the steering wheel of the front axle and wheels. It has multiple benefits. An exhaustive list of these really conceivable advantages is not possible in the current state. However, some obvious benefits can be cited. In particular: the removal of the mechanical link between the steering wheel and the front axle considerably simplifies the systems. The flexibility in terms of architecture and ergonomics is improved, the assembly is simplified. Similarly, the weight and cost of the system are decreased. Finally, reliability is supposed to be improved too; the disappearance of the power steering hydraulic system is more in line with the environmental and ecological constraints; the electrical interface between the systems and controls provided to the driver facilitates the implementation of active controls (trajectory control, avoidance) and brings a gain in performance. For example, electronic throttle applications, mechanical linkage suppression has reduced fuel consumption and improved driving comfort by eliminating transmission surges.
En revanche, si de nouvelles fonctionnalités peuvent être envisagées, un certain nombre de nouveaux problèmes et nouvelles difficultés apparaissent. On the other hand, if new features can be considered, a number of new problems and new difficulties emerge.
La principale difficulté du système de direction à commande électrique réside dans sa capacité à reproduire les sensations de conduite MS\REN061 FR.dpt indispensables à la bonne maîtrise d'un véhicule. En effet, les sensations perçues par le conducteur par l'intermédiaire du volant ont une part capitale dans son aptitude à diriger le véhicule. Le caractère hautement subjectif d'un système de direction classique (direction à assistance hydraulique ou électrique) rend la définition d'un cahier des charges extrêmement difficile. The main difficulty of the electrically controlled steering system lies in its ability to reproduce the driving sensations necessary for the good control of a vehicle. Indeed, the sensations perceived by the driver through the steering wheel have a capital part in his ability to steer the vehicle. The highly subjective nature of a conventional steering system (hydraulically or electrically assisted steering) makes the definition of a specification extremely difficult.
Un système de direction à commande électrique comprend principalement deux actionneurs (classiquement des moteurs électriques) : • un actionneur de restitution chargé d'appliquer un couple de restitution d'effort sur le volant ; c'est ce couple qui permet de reproduire des sensations que le conducteur aurait avec une direction classique, telles qu'une résistance à la rotation du volant et un couple de rappel dû notamment à la chasse du train avant sur un système de direction traditionnel ; ce couple de restitution d'effort est classiquement piloté par un calculateur au minimum à partir de l'information de position angulaire du volant ; • un actionneur de braquage chargé d'appliquer un couple de braquage à la crémaillère de direction pour faire braquer les roues en suivant l'angle du volant (à un facteur de réduction près) ; ce couple de braquage est classiquement piloté par un calculateur mettant en oeuvre un asservissement assez classique dans lequel la grandeur de consigne est la position angulaire du volant et la commande est le couple de braquage. An electrically controlled steering system mainly comprises two actuators (typically electric motors): a feedback actuator responsible for applying a force restitution torque on the steering wheel; it is this torque that reproduces sensations that the driver would have with a conventional direction, such as a resistance to the rotation of the steering wheel and a restoring torque due in particular to the hunting of the front axle on a traditional steering system; this effort restitution torque is conventionally driven by a computer at least from the angular position information of the steering wheel; • a steering actuator to apply steering torque to the steering rack to steer the wheels at the steering angle (at a reduction factor); this steering torque is conventionally controlled by a computer implementing a fairly conventional control in which the desired magnitude is the angular position of the steering wheel and the control is the steering torque.
En réalité, les deux fonctions de commande assurées par les deux calculateurs peuvent bien entendu être regroupées dans un seul calculateur si celui-ci est doté d'une capacité de traitement suffisante. La restitution d'effort au volant est classiquement réalisée à partir de trois grandeurs : la position angulaire du volant, la vitesse du véhicule et le MS\REN061 FR.dpt moment d'auto-alignement des roues (dû notamment à la chasse). La difficulté provient du fait que le système est un système inter dépendant : en effet la qualité du retour d'effort est influencée non seulement par la loi de commande de restitution mais aussi par la loi de commande de braquage. In fact, the two control functions provided by the two computers can of course be grouped in a single computer if it has a sufficient processing capacity. The restitution of effort at the steering wheel is conventionally carried out from three magnitudes: the angular position of the steering wheel, the speed of the vehicle and the MS \ REN061 FR.dpt moment of self-alignment of the wheels (due in particular to hunting). The difficulty arises from the fact that the system is an inter-dependent system: indeed the quality of the force feedback is influenced not only by the restitution control law but also by the steering control law.
On connaît de la demande US 2004/0039507A1 une stratégie de restitution d'effort basée sur un modèle de référence. Cependant, la conception fait appel à des techniques d'automatique complexe (Hinfini) : ces techniques conduisent souvent à des correcteurs d'ordre élevés. Par ailleurs, la structure ne fait pas apparaître clairement le modèle de référence. Celui-ci n'est présent qu'à la phase de synthèse des correcteurs. Application US 2004 / 0039507A1 discloses an effort restitution strategy based on a reference model. However, the design uses complex automatic techniques (Hinfini): these techniques often lead to high order correctors. In addition, the structure does not clearly show the reference model. It is only present at the synthesis phase of the correctors.
Le but de l'invention est de fournir un procédé de fonctionnement d'un système de direction obviant aux inconvénients évoqués précédemment et améliorant les procédés de fonctionnement connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé de fonctionnement présentant une structure simple et facilement évolutive. En effet, un concepteur peut facilement enrichir le procédé, la commande étant alors immédiatement mise à jour. En outre, la structure est bien adaptée à la problématique de retour d'effort au volant. Le but de l'invention est encore de fournir un système de direction mettant en oeuvre un tel procédé. The object of the invention is to provide a method of operating a steering system obviating the disadvantages mentioned above and improving the known operating methods of the prior art. In particular, the invention provides an operating method having a simple structure and easily scalable. Indeed, a designer can easily enrich the process, the order is then immediately updated. In addition, the structure is well suited to the problem of effort feedback driving. The object of the invention is still to provide a steering system implementing such a method.
Selon l'invention, le procédé de fonctionnement d'un système de direction à commande électrique d'un véhicule automobile est caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'établissement d'une valeur de position d'un organe de commande de direction à partir d'une valeur d'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction, l'étape d'établissement étant réalisée en utilisant un modèle de référence. MS\REN061 FR.dpt Le modèle de référence peut comprendre des termes correspondant à des phénomènes physiques. According to the invention, the method of operation of a power steering system of a motor vehicle is characterized in that it comprises a step of setting a position value of a steering control member from a mechanical action value applied to the steering control member, the setting step being performed using a reference model. MS \ REN061 EN.dpt The reference model may include terms corresponding to physical phenomena.
Le modèle de référence peut comprendre un terme inertiel et/ou un terme de frottement sec et/ou un terme de frottement visqueux et/ou un terme de raideur et/ou un terme d'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction par un conducteur. The reference model may comprise an inertial term and / or a dry frictional term and / or a viscous friction term and / or a stiffness term and / or a mechanical action term applied to the steering control member by a driver.
Le modèle de référence peut comprendre un terme d'action mécanique appliquée sur des roues directrices et ramenée au niveau de l'organe de commande de direction. Le terme d'action mécanique appliquée sur des roues directrices peut être ramenée au niveau de l'organe de commande de direction par une logique de restitution dépendante de la situation dans laquelle se trouve le véhicule. Le modèle de référence peut varier en fonction d'au moins un paramètre. L'au moins un paramètre peut comprendre la vitesse du véhicule automobile. The reference model may include a mechanical action term applied to steered wheels and reduced to the level of the steering control member. The term mechanical action applied on steered wheels can be reduced at the level of the steering control member by a restitution logic depending on the situation in which the vehicle is located. The reference model may vary depending on at least one parameter. The at least one parameter may include the speed of the motor vehicle.
L'au moins un paramètre peut comprendre la position de l'organe de 25 commande de direction. The at least one parameter may include the position of the steering control member.
La valeur de l'action mécanique appliquée sur l'organe de commande de direction par le conducteur peut être estimée ou mesurée. 30 On peut utiliser la valeur de position de l'organe de commande de direction pour établir une consigne de commande d'un actionneur appliquant une action mécanique sur l'organe de commande de direction et/ou on peut utiliser la valeur de position de l'organe de commande de MS\REN061 FR.dpt20 direction pour établir une consigne de commande d'un actionneur appliquant une action mécanique sur des roues directrices du véhicule automobile. The value of the mechanical action applied to the steering control member by the driver can be estimated or measured. The position value of the steering control member can be used to establish a control set point of an actuator applying a mechanical action on the steering control member and / or the position value of the steering control member can be used. control member of MS \ REN061 FR.dpt20 direction to establish a command setpoint of an actuator applying a mechanical action on the steering wheels of the motor vehicle.
Selon l'invention, le système de direction à commande électrique d'un véhicule automobile comprend des moyens matériels et logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement défini précédemment. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un système de direction défini précédemment. According to the invention, the electrically controlled steering system of a motor vehicle comprises hardware and software means for implementing the operating method defined above. According to the invention, the motor vehicle comprises a steering system defined above.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un système de direction selon l'invention. The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of a steering system according to the invention.
La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un système de direction selon l'invention, FIG. 1 is a diagram of an embodiment of a steering system according to the invention,
La figure 2 est un schéma bloc de la structure électronique de commande des actionneurs d'un système de direction selon l'invention. FIG. 2 is a block diagram of the electronic control structure of the actuators of a steering system according to the invention.
La figure 3 est un schéma bloc d'un premier mode de réalisation de structure électronique d'un modèle de référence utilisé dans l'un des blocs (bloc 30) de la structure électronique de commande des actionneurs selon la figure 2. FIG. 3 is a block diagram of a first electronic structure embodiment of a reference model used in one of the blocks (block 30) of the electronic control structure of the actuators according to FIG. 2.
La figure 4 est un schéma bloc d'un deuxième mode de réalisation de structure électronique d'un modèle de référence utilisé dans l'un des blocs (bloc 30) de la structure électronique de commande des actionneurs selon la figure 2. MS\REN061 FR.dpt 25 30 Le système 1 de direction de véhicule automobile représenté à la figure 1 comprend principalement un premier dispositif 50 appelé restitueur et permettant d'appliquer des actions mécaniques sur un organe de commande de direction et un deuxième dispositif 80 appelé système de braquage . FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of an electronic structure of a reference model used in one of the blocks (block 30) of the electronic control structure of the actuators according to FIG. 2. MS \ REN061 The steering system 1 of a motor vehicle shown in FIG. 1 mainly comprises a first device 50 called a restorer and making it possible to apply mechanical actions to a steering control member and a second device 80 called the steering system. .
Le restitueur comprend un organe de commande de direction 2 tel qu'un volant de direction en liaison mécanique avec un actionneur 4 dit de restitution d'effort par exemple par l'intermédiaire d'un arbre 3. Cet actionneur 4 est piloté par un calculateur 5. The restorer comprises a steering control member 2 such as a steering wheel in mechanical connection with an actuator 4 said force restitution for example by means of a shaft 3. This actuator 4 is controlled by a calculator 5.
Le système de braquage comprend un train directeur comprenant des roues directrices 10 (une seule représentée) en liaison mécanique avec un actionneur 7 dit de braquage par exemple par l'intermédiaire d'un système pignon-crémaillère 8 et d'un système de timonerie 9. Cet actionneur 7 est piloté par le calculateur 5. The steering system comprises a steering gear comprising steering wheels 10 (only one shown) in mechanical connection with a steering actuator 7, for example by means of a rack-and-pinion system 8 and a wheelhouse system 9 This actuator 7 is controlled by the computer 5.
Les actionneurs sont par exemple des moteurs électriques comme des moteurs électriques à courant continu. The actuators are for example electric motors such as DC electric motors.
Le calculateur agit sur les actionneurs en leur fournissant des consignes de couple représentées par les flèches 11 et 12. Ces consignes permettent par exemple de déterminer les caractéristiques électriques du signal alimentant les actionneurs pour obtenir les couples escomptés. The computer acts on the actuators by providing them with torque setpoints represented by the arrows 11 and 12. These setpoints make it possible, for example, to determine the electrical characteristics of the signal supplying the actuators to obtain the expected torques.
Les systèmes (restitueur et système de braquage) commandés fournissent au calculateur diverses informations détaillées plus bas et représentées par les flèches 13 et 14, notamment la position angulaire du volant de direction, le couple mécanique appliqué sur le volant et la position angulaire de braquage des roues. The systems (governor and steering system) controlled provide the computer with various detailed information below and represented by the arrows 13 and 14, including the angular position of the steering wheel, the mechanical torque applied to the steering wheel and the angular position of the steering wheel. wheels.
MS\REN061 FR.dpt Le calculateur comprend des moyens logiciels permettant de régir le procédé de fonctionnement du système de direction objet de l'invention. Ces moyens logiciels sont décrits ci-dessous en détail. Ils peuvent notamment être mis en oeuvre par des programmes informatiques contenus et exécutés dans le calculateur. MS \ REN061 EN.dpt The computer comprises software means for governing the operating method of the steering system object of the invention. These software means are described below in detail. They can in particular be implemented by computer programs contained and executed in the computer.
La structure de commande du restitueur et du système de braquage, représentée à la figure 2, comprend différents blocs : Un premier bloc 30 appelé Modèle de référence détermine une valeur de position angulaire du volant appelée Angle_volant_ref en fonction d'une valeur de couple appliqué sur le volant appelée Couple_conducteur ; cette valeur de position angulaire du volant constitue le comportement désiré pour le système de direction. C'est donc dans ce bloc, qu'est modélisé tout le comportement dynamique souhaité pour le véhicule. Un deuxième bloc 40 appelé Correcteur de_position_restitution détermine une valeur de consigne de couple pour le restitueur appelée Couple_restitueur en fonction de la position angulaire du volant Angle_volant_ref et en fonction d'une valeur de position angulaire mesurée du volant appelée Angle_volant ; cette valeur de consigne est fournie au restitueur ; ce bloc réalise l'asservissement de la position angulaire du volant. II peut s'agir d'un asservissement classique d'un système électromécanique et différentes stratégies peuvent être utilisées. La plus simple à réaliser est sans doute une structure à boucles imbriquées : boucle de vitesse incluse dans une boucle de position. D'autres stratégies peuvent aussi être utilisées. Ce bloc élabore en sortie le signal de commande du moteur de restitution : c'est donc grâce à cet asservissement que le conducteur obtient le retour d'effort (ou de couple) lors des manoeuvres sur le véhicule. MS\REN061 FR.dpt Un troisième bloc 60 appelé Fonctions Controle_de_Trajectoire détermine une valeur de position de braquage de roues appelée Angle_roues_ref en fonction de la valeur de position angulaire du volant Angle_volant_ref ; Ce bloc réalise l'élaboration de la consigne de position pour le système de braquage des roues. En mode nominal la fonction réalisée est décrite par l'équation : Angle_roues_ref = Demul(V) x Angle_volant_ref (Eq. 1) dans laquelle, Demul(V) correspond au rapport de démultiplication souhaité. Pour obtenir un véhicule maniable, il peut être intéressant de faire varier cette démultiplication en fonction de la vitesse du véhicule (notée V). Un quatrième bloc 70 appelé Correcteur _de_position_braquage détermine une valeur de consigne de couple pour le système de braquage appelée Couple_braquage en fonction de la position angulaire de braquage des roues Angle_roues_ref et en fonction d'une valeur de position angulaire mesurée de braquage de roues appelée Angle_roues ; cette valeur de consigne est fournie au système de braquage ; ce bloc réalise l'asservissement de la position angulaire de braquage des roues. Il peut s'agir d'un asservissement classique d'un système électromécanique et différentes stratégies peuvent être utilisées. La plus simple à réaliser est sans doute une structure à boucles imbriquées : boucle de vitesse incluse dans une boucle de position. D'autres stratégies peuvent aussi être utilisées. II élabore en sortie le signal de commande du moteur de système de braquage. The control structure of the restorer and of the steering system, represented in FIG. 2, comprises different blocks: A first block called Reference Model 30 determines an angular position value of the flywheel called Angle_volant_ref as a function of a torque value applied to the steering wheel called Couple_conducteur; this value of angular position of the steering wheel constitutes the desired behavior for the steering system. It is therefore in this block that is modeled all the desired dynamic behavior for the vehicle. A second block 40 called Corrector de_position_restitution determines a torque setpoint value for the restituer called torque_receater as a function of the angular position of the flywheel Angle_volant_ref and a function of a measured angular position of the steering wheel called Angle_volant; this set value is supplied to the restorer; this block realizes the enslavement of the angular position of the steering wheel. It may be a conventional servocontrol of an electromechanical system and different strategies may be used. The simplest to achieve is undoubtedly a structure with nested loops: speed loop included in a position loop. Other strategies can also be used. This block outputs the control signal of the rendering motor: it is therefore thanks to this servo that the driver gets the force feedback (or torque) during maneuvers on the vehicle. MS \ REN061 FR.dpt A third block 60 called TrajectoryControlControls determines a wheel steering position value called Angle_run_ref as a function of the angular position value of the flywheel Angle_flying_ref; This block realizes the development of the position setpoint for the wheel steering system. In nominal mode the realized function is described by the equation: Angle_rules_ref = Demul (V) x Angle_volant_ref (Eq. 1) in which, Demul (V) corresponds to the desired gear ratio. To obtain a manageable vehicle, it may be advantageous to vary this ratio depending on the speed of the vehicle (denoted V). A fourth block 70 called Corrector_de_position_braquage determines a torque setpoint value for the steering system called torque_braquage as a function of the angular position of steering of the wheels Angle_roues_ref and as a function of a measured angular position of wheel-turning position called Angle_roues; this set value is supplied to the steering system; this block realizes the control of the angular position of steering wheels. It may be a conventional servocontrol of an electromechanical system and different strategies may be used. The simplest to achieve is undoubtedly a structure with nested loops: speed loop included in a position loop. Other strategies can also be used. It outputs the control signal of the steering system motor.
Ainsi, le restituteur reçoit un couple appliqué par le conducteur 20 sur le volant et la consigne de couple Couple_restituteur issu du bloc 40. En sortie, deux capteurs permettent de fournir deux mesures : la position MS\REN061 FR.dpt angulaire mesurée du volant Angle_volant et la mesure du couple appliqué par le conducteur sur le volant Couple_conducteur . Alternativement, les valeurs d'un ou plusieurs de ces paramètres peuvent être estimées. Le système de braquage reçoit quant à lui la consigne de couple de braquage de roues Couple_braquage . En sortie, un capteur permet de fournir la position angulaire mesurée de braquage des roues. Alternativement, la valeur de ce paramètre peut être estimée. 10 Un premier mode de réalisation du premier bloc 30 est décrit ci-après en référence à la figure 3. Thus, the restatractor receives a torque applied by the driver 20 on the steering wheel and torque torque setpoint torque from block 40. At the output, two sensors can provide two measurements: the position MS \ REN061 FR.dpt measured angular steering wheel Angle_volant and the measurement of the torque applied by the driver on the steering wheel Couple_conducteur. Alternatively, the values of one or more of these parameters can be estimated. The steering system receives meanwhile the setpoint of steering wheel torque Couple_braquage. At the output, a sensor makes it possible to provide the measured angular position of steering of the wheels. Alternatively, the value of this parameter can be estimated. A first embodiment of the first block 30 is described hereinafter with reference to FIG.
Le but de ce bloc est de réaliser un comportement proche de celui que 15 l'on retrouve sur un véhicule classique (avec une colonne de direction et direction assistée). On impose alors au système de direction la dynamique suivante: Jref s2 0 + Kv(V) s 0 + Kp(V, 0) A + Csec(V, 8) sgn(s0) = Ccond (Eq. 2) où : Ccond est le couple appliqué sur le volant par le conducteur 20 Couple_conducteur , s correspond à l'opérateur de Laplace, 0 correspond à l'angle volant Angle_volant_ref , sgn(x) désigne la fonction signe (renvoie 1 si x >_0, renvoie -1 si x<0). 25 Les différents termes du modèle correspondent à des phénomènes physiques intervenant réellement dans le système de direction et sont les suivants : Jref s2 0 : correspond au terme inertiel que l'on ressent sur un volant 30 classique. La modification de ce terme permet donc d'avoir un MS\REN061 FR.dpt ressenti de volant soit plus lourd soit plus léger indépendamment de son inertie réelle. Kv(V) s 0 : correspond à un frottement visqueux. Ce terme varie avec la vitesse du véhicule. The purpose of this block is to perform a behavior similar to that found on a conventional vehicle (with a steering column and power steering). The following dynamic is then imposed on the steering system: Jref s2 0 + Kv (V) s 0 + Kp (V, 0) A + Csec (V, 8) sgn (s0) = Ccond (Eq.2) where: Ccond is the torque applied to the steering wheel by the driver 20 Driving torque, s is the Laplace operator, 0 is the flying angle Angle_volant_ref, sgn (x) is the sign function (returns 1 if x> _0, returns -1 if x <0). The various terms of the model correspond to physical phenomena actually occurring in the steering system and are as follows: ## EQU1 ## corresponds to the inertial term that one feels on a conventional steering wheel. The modification of this term makes it possible to have a feel of steering wheel either heavier or lighter regardless of its real inertia. Kv (V) s 0: corresponds to a viscous friction. This term varies with the speed of the vehicle.
Kp(V, 0) 0 : correspond à un couple du type raideur : le couple ressenti est proportionnel à l'angle volant. Le coefficient de raideur Kp(V,0) varie avec la vitesse véhicule et avec l'angle volant lui-même. Ce terme est important car il définit directement le mode de pendulage du véhicule et le couple de rappel qui s'exerce sur le volant pendant et en sortie de virage. Ce couple de réaction est faible pour les faibles vitesses du véhicule de manière à faciliter les manoeuvres pour le conducteur. En revanche, lorsque la vitesse est importante, le couple de réaction augmente de manière à durcir le volant. Kp (V, 0) 0: corresponds to a torque of the stiffness type: the felt torque is proportional to the flying angle. The coefficient of stiffness Kp (V, 0) varies with the vehicle speed and with the flying angle itself. This term is important because it defines directly the mode of the vehicle's pendulum and the restoring torque that is exerted on the steering wheel during and after cornering. This reaction torque is low for the low speeds of the vehicle so as to facilitate maneuvers for the driver. On the other hand, when the speed is important, the reaction torque increases so as to harden the steering wheel.
Csec(V, 0) sgn(s0) : correspond à un frottement sec réglable. Ce terme est également variable avec la vitesse du véhicule et avec l'angle du volant lui-même. Csec (V, 0) sgn (s0): corresponds to an adjustable dry friction. This term is also variable with the speed of the vehicle and with the angle of the steering wheel itself.
Un premier opérateur 100 permet d'effectuer un bilan de couples traduisant l'équation Eq. 2 décrite plus haut. Un amplificateur 110 permet de faire intervenir l'inertie Jref évoquée précédemment. Le signal obtenu est ensuite intégré au niveau d'un premier intégrateur 120 puis d'un deuxième intégrateur 130. Les signaux issus du premier intégrateur et du deuxième intégrateur sont utilisés dans un opérateur 140, notamment avec une information de vitesse du véhicule pour établir le terme Csec(V, 0) sgn(s0) qui est utilisé dans l'opérateur 100. Le signal issu du premier intégrateur est utilisé dans un opérateur 150, notamment avec une information de vitesse du véhicule pour établir le terme Kv(V) s 0 qui est utilisé dans l'opérateur 100. Le signal issu du deuxième intégrateur est utilisé dans un opérateur 160, notamment avec une information de MS\REN061 FR.dpt vitesse du véhicule pour établir le terme Kp(V, 0) e qui est utilisé dans l'opérateur 100. A first operator 100 makes it possible to perform a balance of pairs reflecting the equation Eq. 2 described above. An amplifier 110 makes it possible to involve the inertia Jref mentioned above. The signal obtained is then integrated at a first integrator 120 and a second integrator 130. The signals from the first integrator and the second integrator are used in an operator 140, in particular with a vehicle speed information to establish the term Csec (V, 0) sgn (s0) which is used in the operator 100. The signal from the first integrator is used in an operator 150, in particular with a vehicle speed information to establish the term Kv (V) s 0 which is used in the operator 100. The signal from the second integrator is used in an operator 160, in particular with information from MS \ REN061 FR.dpt vehicle speed to establish the term Kp (V, 0) e which is used in the operator 100.
Le signal issu du deuxième intégrateur est la valeur de position angulaire 5 de référence du volant Angle_volant_ref . The signal from the second integrator is the reference angular position value 5 of the steering wheel Angle_flight_ref.
Les quatre opérateurs 110, 140, 150 et 160 peuvent être modifiés pour régler le comportement du système de direction en fonction du ressenti souhaité par le conducteur. Chaque opérateur peut être modifié de 10 manière indépendante des autres pour régler les différentes composantes du système de direction, respectivement, la composante d'inertie, la composante de frottement sec, la composante de frottement visqueux et la composante de raideur. The four operators 110, 140, 150 and 160 can be modified to adjust the behavior of the steering system according to the feeling desired by the driver. Each operator can be modified independently of the others to adjust the different components of the steering system, respectively, the inertia component, the dry friction component, the viscous friction component and the stiffness component.
15 Un deuxième mode de réalisation du premier bloc 30 est décrit ci-après en référence à la figure 4. A second embodiment of the first block 30 is described hereinafter with reference to FIG. 4.
Ce deuxième mode de réalisation permet de tenir compte des efforts (ou couples) réels appliqués au niveau des roues par l'actionneur de 20 braquage. II est en effet possible de souhaiter dans certaines situations restituer tout ou partie de ces efforts au conducteur. (Cela permet notamment de reproduire le comportement d'un système de direction traditionnelle à assistance variable). La structure de commande de type modèle de référence permet également de réaliser cette fonction. Ainsi, 25 les opérateurs 210, 220, 230, 240, 250 et 260 de la structure de commande sont identiques aux opérateurs 110, 120, 130, 140, 150 et 160 de la structure de la figure 3. En revanche, l'opérateur 200 comprend, par rapport à l'opérateur 100, une entrée supplémentaire pour tenir compte du couple de braquage des roues ramené au niveau du 30 volant Couple_resistant . MS\REN061 FR.dpt Pour ce faire, un amplificateur 270 et une logique de restitution 280 traitent le signal de couple résistant au braquage au niveau des roues Couple_resistant_roues pour le ramener à un couple au niveau du volant Couple_résistant . Le couple résistant au braquage au niveau des roues peut être mesuré ou estimé. This second embodiment makes it possible to take into account the actual forces (or torques) applied to the wheels by the steering actuator. It is indeed possible to wish in certain situations to restore all or part of these efforts to the driver. (This makes it possible to reproduce the behavior of a traditional variable-assistance steering system). The control structure of the reference model type also makes it possible to perform this function. Thus, the operators 210, 220, 230, 240, 250 and 260 of the control structure are identical to the operators 110, 120, 130, 140, 150 and 160 of the structure of FIG. 3. On the other hand, the operator 200 comprises, with respect to the operator 100, an additional entry to take account of the steering torque of the wheels brought to the level of the torque-resistant steering wheel. MS \ REN061 EN.dpt To do this, an amplifier 270 and a reproduction logic 280 process the steering-resistant torque signal at the level of the wheels_resistant_rocks to bring it back to a torque at the level of the steering wheel torque_resistant. The steering-resistant torque at the wheels can be measured or estimated.
Le signal de couple au niveau du volant Couple_résistant peut être le résultat d'une logique de situation et d'un calcul de filtrage éventuel. Par exemple, on peut de cette manière avertir le conducteur d'une arrivée en butée sur un trottoir (notamment par une forte augmentation du couple résistant), ou inversement avertir le conducteur lors d'un virage sur une adhérence faible (notamment par une chute de couple résistant). Ces stratégies non détaillées ici sont représentées par la logique de restitution. The torque signal at the torque_resistant steering wheel may be the result of a situation logic and a possible filtering calculation. For example, it is possible in this way to warn the driver of an arrival in abutment on a sidewalk (in particular by a sharp increase in the resisting torque), or conversely to warn the driver during a turn on a weak grip (notably by a fall resistant torque). These strategies not detailed here are represented by the logic of restitution.
Ainsi, l'invention proposée est basée sur une stratégie de modèle de référence permettant à partir d'une mesure ou d'une estimation du couple conducteur, d'élaborer le signal de position angulaire du volant Angle_volant_ref , qui constitue une base de comportement désiré pour le système de direction. C'est donc dans ce modèle de référence qu'est modélisé tout le comportement dynamique souhaité pour le véhicule et, notamment, pour le système de direction. En effet, cette grandeur Angle_volant_ref une fois obtenue, est envoyée aux deux correcteurs 40 et 70 chargés de réaliser les consignes de couple de pilotage des actionneurs du système de direction. Thus, the proposed invention is based on a reference model strategy making it possible, from a measurement or estimation of the driving torque, to develop the angular position signal of the steering wheel Angle_volant_ref, which constitutes a base of desired behavior. for the steering system. It is therefore in this reference model that all the desired dynamic behavior for the vehicle and, in particular, for the steering system is modeled. Indeed, this magnitude Angle_volant_ref once obtained, is sent to the two correctors 40 and 70 responsible for carrying out the steering torque setpoints of the actuators of the steering system.
Comme vu précédemment, les avantages principaux de l'invention résident dans les faits suivants : l'invention peut facilement être réalisée sur un calculateur 30 embarqué et, les équations étant simples, la capacité de calcul requise pour cette fonction est très faible, MS\REN061 FR.dpt les paramètres de réglage pour le ressenti sont simples, ils permettent d'agir sur des termes du modèle de référence, les paramètres de réglage peuvent varier en fonction de la vitesse du véhicule et, éventuellement, en fonction d'autres paramètres comme la position angulaire du volant de direction, le modèle de référence peut facilement être enrichi ou simplifié en fonction du cahier des charges retenu sur un véhicule donné, les paramètres de réglages correspondent à des grandeurs physiques déterminant des phénomènes physiques se produisant réellement dans les systèmes de direction : ces paramètres sont donc naturels pour un homme de l'art, l'invention permet d'injecter ou non des mesures d'efforts supplémentaires au niveau des roues. As seen above, the main advantages of the invention lie in the following facts: the invention can easily be realized on an onboard computer and, since the equations are simple, the computing capacity required for this function is very low, MS \ REN061 EN.dpt the setting parameters for the feeling are simple, they allow to act on terms of the reference model, the adjustment parameters may vary depending on the speed of the vehicle and, possibly, depending on other parameters As the angular position of the steering wheel, the reference model can easily be enriched or simplified according to the specifications retained on a given vehicle, the settings parameters correspond to physical quantities determining physical phenomena actually occurring in the systems. of direction: these parameters are therefore natural for a person skilled in the art, the invention makes it possible to whether or not additional effort measures are taken at the wheel level.
MS\REN061 FR.dpt MS \ REN061 FR.dpt
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108128348A (en) * | 2017-11-16 | 2018-06-08 | 南京航空航天大学 | Electric boosting steering system and its Multipurpose Optimal Method based on flock of birds algorithm |
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- 2008-02-19 FR FR0800893A patent/FR2927601A3/en not_active Withdrawn
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