FR3141909A1 - Procédé de pilotage d’un véhicule automobile au centre de sa voie de circulation - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé d’assistance au pilotage d’un véhicule automobile pour le maintenir au centre de sa voie de circulation, comportant des étapes de : - acquisition de valeurs de paramètres relatifs à la dynamique du véhicule automobile et à sa position dans sa voie de circulation, un premier desdits paramètres étant une fonction intégrale d’une donnée de position du véhicule automobile dans sa voie de circulation, - détermination d’une consigne d’angle de braquage du véhicule automobile au moyen d’un contrôleur, en fonction des valeurs acquises et de valeurs de référence nominales desdits paramètres. Selon l’invention, lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage a été suspendue puis qu’elle reprend, l’angle de braquage est acquis et la valeur de référence dudit premier paramètre est modifiée de façon à minimiser l’écart entre l’angle de braquage acquis et la consigne d’angle de braquage. Figure pour l’abrégé : Fig.2

Description

Procédé de pilotage d’un véhicule automobile au centre de sa voie de circulation Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne de manière générale les aides à la conduite de véhicules automobiles.

Elle s’applique plus particulièrement aux voitures et autres engins motorisés circulant sur routes, mais s’applique également à d’autres domaines tels que la robotique.

L’invention concerne un procédé d’assistance au pilotage d’un véhicule automobile pour le maintenir au centre de sa voie de circulation, comportant des étapes de :
- acquisition de valeurs de paramètres relatifs à la dynamique du véhicule automobile et à sa position dans sa voie de circulation, un premier desdits paramètres étant une fonction intégrale, et
- détermination d’une consigne d’angle de braquage du véhicule automobile au moyen d’un contrôleur, en fonction des valeurs acquises et de valeurs de référence nominales desdits paramètres.

Elle concerne également un véhicule automobile adapté à mettre en œuvre un tel procédé de pilotage.

Etat de la technique

Dans un souci de sécurisation des véhicules automobiles, on équipe actuellement ces derniers de systèmes d’aide à la conduite voire de systèmes de conduite hautement automatisée.

Parmi ces systèmes, on trouve notamment les systèmes de maintien au centre de la voie (plus connus sous l’acronyme anglais LCA pour « Lane Centering Assist »).

Pour mettre en œuvre un tel « système LCA », le véhicule automobile est équipé d’une série de capteurs permettant d’acquérir des données caractérisant l’état du véhicule automobile et son environnement, et d’un logiciel permettant d’analyser ces données afin de générer des commandes pour diriger le véhicule automobile afin de le maintenir au centre de sa voie de circulation.

Le logiciel est basé sur un régulateur qui prend par exemple la forme d’un retour d’état. A titre d’exemple, il est possible d’utiliser une double boucle de régulation qui comprend :
- un terme de boucle ouverte qui permet de prendre en compte la courbure de la route, en calculant l’angle au volant nécessaire pour suivre cette courbure, et
- un terme de boucle fermée (comme un « retour d’état ») qui calcule l’angle au volant nécessaire pour maintenir ou aligner le véhicule par rapport au centre de sa voie en considérant qu’il s’agit d’une ligne droite.

Le terme de boucle fermée utilise un vecteur d’état qui comporte les valeurs de plusieurs paramètres, dont l’un est une intégrale calculée en fonction des états précédents.

Les systèmes LCA sont prévus pour être activés notamment en cas de fort trafic sur la voie (dans le cadre des aides à la conduite dans le trafic). Ils sont alors notamment conçus pour être utilisés dans le cadre des aides à la conduite de niveau 2 (au sens de la norme définie par la SAE – société des ingénieurs de l’automobile américaine), c’est-à-dire des aides nécessitant que le conducteur conserve les mains sur le volant.

On comprend alors qu’il faut que le conducteur puisse reprendre facilement le contrôle du véhicule à tout moment. Dès lors, la solution généralement employée consiste à mesurer le couple appliqué par le conducteur sur le volant, puis, dès que ce couple dépasse un seuil, à inactiver ce système LCA. Le reste du temps, le couple exercé sur le volant est considéré comme une simple perturbation.

On comprend donc que, dès qu’il exerce un couple important sur le volant, le conducteur est ensuite contraint de réactiver manuellement la fonction LCA. Pour éviter cela lorsque les conditions le permettent (typiquement lorsque le conducteur exerce un effort modéré sur le volant afin de corriger légèrement et temporairement la trajectoire du véhicule), on souhaite permettre au système LCA de non pas s’inactiver totalement, mais plutôt de s’interrompre momentanément.

La difficulté est alors qu’au moment où le système LCA se réactive automatiquement, la consigne de braquage calculée est telle qu’elle peut générer un fort à-coup sur le volant.

Le problème est en effet que le terme intégral du vecteur d’état considéré dans la boucle fermée a continué à être intégré si bien qu’il a pu fortement dériver et ne plus correspondre à la situation.

Une solution pour réduire ce problème pourrait consister à figer sa valeur, mais ici encore, cette valeur ne correspondrait généralement plus à la situation au moment de la réactivation du système LCA, ce qui génèrerait encore un à-coup peu confortable pour les passagers des véhicules (et ralentirait le retour du véhicule au centre de sa voie de circulation).

Présentation de l'invention

Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose une solution pour permettre, au moment où le système LCA se réactive automatiquement, de garantir un pilotage confortable et efficace du véhicule vers le centre de sa voie de circulation.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de pilotage tel que défini dans l’introduction, dans lequel, lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage a été suspendue puis qu’elle reprend :
- l’angle de braquage est acquis (préférentiellement mesuré) et
- la valeur de référence dudit premier paramètre (celui qui est une fonction intégrale) est modifiée de façon à minimiser l’écart entre l’angle de braquage acquis et la consigne d’angle de braquage.

Ainsi, grâce à l’invention, au moment de la reprise du procédé LCA, le terme intégral (qui comporte le temps t comme variable d’intégration) est calculé non pas en fonction des états précédents du système, mais de façon à ce que la consigne d’angle de braquage soit égale à l’angle de braquage instantané du véhicule, ce qui garantit l’absence d’à-coup au volant.

Ainsi, le pilotage du véhicule automobile au moment de la réactivation du système LCA peut-il être doux et performant à la fois.

De manière préférentielle, les valeurs de référence d’un ou plusieurs autres paramètres sont modifiées pour correspondre aux valeurs instantanées (mesurées ou acquises) de ces paramètres. Ainsi, la régulation ne va pas chercher à ramener directement le véhicule automobile vers le centre de sa voie de circulation mais tout à d’abord à le stabiliser sur sa trajectoire actuelle. En faisant revenir progressivement la ou leurs valeurs de référence vers sa ou leurs valeurs nominales (qui correspondent au centre-voie), il est ensuite possible de ramener progressivement le véhicule vers le centre de sa voie de circulation.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du * conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :

- un deuxième au moins desdits paramètres est relatif à la position du véhicule automobile dans sa voie de circulation ;

- lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage reprend, la valeur dudit au moins un deuxième paramètre est acquise et est utilisée comme valeur de référence dudit au moins un deuxième paramètre, puis, à des instants suivants, la valeur de référence dudit au moins un deuxième paramètre est modifiée de façon à revenir progressivement à sa valeur de référence nominale ;

- lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage reprend, les valeurs de deux premiers paramètres sont acquises et sont utilisées comme valeurs de référence dudit au moins un deuxième paramètre, puis ces valeurs de référence sont modifiées de façon à revenir progressivement à leur valeur de référence nominales ;

- ledit deuxième paramètre est un angle de cap du véhicule automobile par rapport à sa voie de circulation ;

- ledit deuxième paramètre est un écart latéral entre le véhicule automobile et le centre de sa voie de circulation ;

- pour revenir progressivement à sa valeur de référence nominale, la valeur de référence dudit au moins un deuxième paramètre est calculée au moyen d’une fonction de filtrage, préférentiellement une fonction de filtrage passe-bas ;

- le premier paramètre est une fonction intégrale d’une donnée de position du véhicule automobile dans sa voie de circulation, et préférentiellement une fonction intégrale d’un écart latéral entre le véhicule automobile et le centre de sa voie de circulation ;

- les valeurs des paramètres sont acquises au moyen d’un observateur d’état ;

- la consigne d’angle de braquage du véhicule automobile est égale à la somme d’une première composante issue dudit contrôleur et d’une seconde composante fonction de la courbure de la voie de circulation ;

- il est prévu de suspendre la mise en œuvre du procédé de pilotage tant qu’un conducteur du véhicule automobile exerce sur un volant un couple supérieur à un seuil prédéterminé.

L’invention propose également un véhicule automobile comportant un actionneur de direction assistée et un calculateur adapté à commander l’actionneur de direction assistée, programmé pour mettre en œuvre un procédé de pilotage tel que précité.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Description détaillée de l'invention

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.

Sur les dessins annexés :

est une vue schématique de dessus d’un véhicule automobile roulant sur une route ;

représente un schéma fonctionnel des calculs de mise en œuvre d’un procédé de pilotage du véhicule automobile de la ;

est un graphique illustrant les variations dans le temps d’une valeur de référence nominale, d’une valeur de référence modifiée, et d’une valeur réelle de l’écart latéral entre le véhicule automobile et le centre de sa voie de circulation ;

illustre les variations dans le temps de quatre paramètres de suivi de trajectoire, dans une situation particulière.

Sur la , on a représenté un véhicule automobile 10 comprenant classiquement un châssis, deux roues avant 11 directrices, et deux roues arrière 12 non directrices. En variante, ces deux roues arrière pourraient également être directrices avec une adaptation de la loi de commande.

Ce véhicule automobile 10 comporte un système de direction conventionnel permettant d’agir sur l’orientation des roues directrices de façon à pouvoir faire tourner le véhicule. Ce système de direction conventionnel comprend notamment un volant connecté à des biellettes afin de faire pivoter les roues directrices. Dans l’exemple considéré, il comporte également au moins un actionneur permettant d’agir sur l’orientation des roues directrices en fonction de l’orientation du volant et/ou en fonction d’une requête reçue d’un calculateur 13. Cet actionneur de direction assistée peut, pour cela, agir sur la colonne de direction du véhicule (qui est fixée au volant) ou sur une crémaillère (qui connecte la colonne de direction aux roues directrices). Bien entendu, l’actionneur pourrait être agencé de manière différente.

Le calculateur 13 est alors prévu pour piloter l’actionneur de direction assistée. Il comporte à cet effet au moins un processeur, au moins une mémoire et différentes interfaces d'entrée et de sortie.

Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 13 est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant de différents capteurs.

Parmi ces capteurs, il est par exemple prévu une caméra frontale, permettant de repérer la position du véhicule par rapport à sa voie de circulation.

Il est également prévu un capteur d’angle permettant de mesurer l’angle de braquage des roues directrices.

Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur 13 est adapté à transmettre une consigne à l’actionneur de direction assistée.

Grâce à sa mémoire, le calculateur 13 mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous. Il mémorise notamment une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après.

Ce procédé permet au véhicule automobile 10 de suivre une trajectoire de référence correspondant à la ligne centrale T0 de sa voie de circulation 30 (laquelle est ici définie entre un bord de route et une ligne de marquage au sol discontinue).

Avant de décrire plus en détail le procédé selon l’invention, on peut introduire les différentes variables qui seront utilisées, dont certaines sont illustrées sur la .

La masse totale du véhicule automobile sera notée « m » et sera exprimée en kg.

Le centre de gravité du véhicule sera noté « CG ».

La masse du véhicule qui s’exerce sur le train de roues avant sera noté « M_f» est sera exprimée en kg.

La masse du véhicule qui s’exerce sur le train de roues arrière sera noté « M_r» est sera exprimée en kg.

L’empattement du véhicule, c’est-à-dire la distance entre les axes de ces deux trains de roue, sera noté « L » et s’exprimera en mètres.

La rigidité pneumatique des roues arrière sera noté C_ret s’exprimera en Newton/rad.

La rigidité pneumatique des roues avant sera noté C_fet s’exprimera en Newton/rad.

On pourra considérer un repère orthogonal (CG, X, Y, Z) attaché au véhicule. Son origine est confondue avec le centre de gravité CG. L’axe X correspond à l’axe longitudinal du véhicule tourné vers l’avant du véhicule. L’axe Y correspond à l’axe latéral tourné vers la gauche du véhicule. Lorsque le véhicule roule sur une route horizontale, l’axe Z correspond à l’axe vertical. Plus généralement, cet axe Z est l’axe normal à la route.

L’angle de braquage que font les roues avant directrices avec l’axe longitudinal X du véhicule automobile 10 sera noté « δ » et sera exprimé en rad.

On notera que l'angle au volant de direction et l'angle de braquage δ sont directement liés, avec un rapport de démultiplication voire également une dynamique du premier ou deuxième ordre. On considère alors dans la suite uniquement l’angle de braquage δ aux roues.

La vitesse de braquage des roues avant sera notée « dδ/dt ».

La vitesse longitudinale du véhicule, selon l’axe X, sera notée v et sera exprimée en m/s.

L’angle relatif de cap entre l’axe X et la tangente à la ligne centrale T0 au niveau du centre de gravité CG sera noté « Ψ » et sera exprimé en rad.

La vitesse de lacet du véhicule 1, c’est-à-dire sa vitesse de rotation autour de l’axe Z, sera notée « dψ/dt ».

L’erreur de position latérale, également appelée écart latéral, entre le centre de gravité CG du véhicule et la ligne centrale T0 sera notée y.

La vitesse latérale du véhicule sera notée « dy/dt ».

A ce stade, on pourra aussi introduire une notion « d’intégrale d’erreur de position », qui correspond à l’intégrale temporelle des écarts latéraux y par rapport à la ligne centrale T0. Cette intégrale d’erreur sera notée « ∫-y.dt ».

La courbure de la ligne centrale T0 de la voie de circulation est notée ρ (en m^-1). Il s’agit de l’inverse de son rayon de courbure, soit au niveau du véhicule, soit à distance de ce dernier.

Le procédé de pilotage du véhicule automobile 10 est prévu pour permettre à ce véhicule de suivre la ligne centrale T0 de sa voie de circulation, en mode autonome (sans intervention du conducteur).

Ce procédé est mis en œuvre lorsque le système de maintien du véhicule au centre de sa voie de circulation (nommé ci-après système LCA) est activé.

La manière d’activer ce système et de détecter la ligne centrale T0 de la voie de circulation ne sera pas ici décrite.

On pourra en revanche décrire brièvement comment le véhicule est maintenu au centre de sa voie lorsque le système LCA est activé et fonctionne de manière nominale. On décrira ensuite comment il fonctionne lorsqu’il a été provisoirement désactivé et qu’il se réactive ensuite automatiquement.

Ainsi, on distinguera un fonctionnement nominal de ce système d’un fonctionnement particulier lors de sa réactivation.

Pour établir la loi de commande du véhicule et ainsi réguler l’angle de braquage δ du véhicule automobile 10 afin que ce dernier reste au centre de sa voie de circulation, on a modélisé ce véhicule au travers d’un modèle bicyclette.

Dans un tel modèle, les deux roues de l’essieu avant sont considérées comme étant confondues, et il en va de même des deux roues arrière. Le châssis du véhicule est quant à lui modélisé par un corps qui relie les deux modèles de roues.

La dynamique du véhicule automobile 10 peut être alors représentée par un vecteur d’état X, qui s’exprime ici sous la forme :

On observe ici qu’un des termes de ce vecteur d’état est une fonction intégrale dépendant des états précédents du véhicule automobile 10. Ce terme correspond ici plus précisément à l’intégrale d’erreur introduite supra.

D’après le modèle « bicyclette » utilisé, l’équation de ce système s’écrit sous la forme suivante :

Dans cette équation, le terme δ_FBKest une première composante de la consigne d’angle de braquage δ qui sera transmise à l’actionneur de direction assistée. Comme cela apparaîtra plus clairement ci-après, cette composante permet de maintenir le véhicule au centre de la voie de circulation en considérant que cette dernière est rectiligne.

A, C, B_δet B_ρsont des matrices et vecteurs déterminés.

La première des équations Math2 introduit alors deux termes, dont un terme de boucle ouverte B_ρ.ρ et un terme de boucle fermé B_δ.δ_FBK. Le terme de boucle ouverte est prévu pour compenser l’angle de braquage δ en tenant compte de la courbure de la ligne centrale T0. Le terme en boucle fermé permet de calculer l’angle de braquage en considérant que la voie de circulation est rectiligne.

Y représente le vecteur de mesure, et il dépend donc de l’état X.

La matrice A s’exprime sous la forme suivante :

La matrice C s’exprime sous la forme suivante :

La matrice B_δs’exprime sous la forme suivante :

La matrice B_ρs’exprime sous la forme suivante :

En référence à la , on a schématiquement représenté par un schéma-bloc la topologie d’un exemple de système LCA.

Ce schéma-bloc comporte une boucle fermée 25 et une boucle ouverte 21.

La boucle ouverte 21 a pour fonction de prendre en compte la courbure de la route et de compenser l'effet du virage sur les états et la commande.

La boucle fermée 25 a pour fonction de maintenir le véhicule au centre de sa voie de circulation alors que cette dernière est considérée droite, c’est-à-dire rectiligne.

On retrouve donc bien les deux termes introduits ci-dessus.

Les termes issus de ces deux boucles, à savoir les composantes δ_FBKet δ_FFD, s'additionnent au moyen d'un sommateur 27.

L’angle de braquage δ à transmettre à la roue avant pour que le véhicule 1 se déplace dans un virage présentant une courbure ρ connue dépend ainsi des deux composantes précédentes, si bien qu’on peut écrire :

Sur la , l’état du véhicule 1 est représenté par l’élément 22. Cet élément représente donc le véhicule, avec ses capteurs, ses actionneurs... Il ressort de cet élément 22 un ensemble de données mesurées.

La boucle ouverte 21 comprend un élément anticipateur 24. Cet élément anticipateur 24 prend en compte la courbure ρ de la voie de circulation (calculée par exemple à partir des images obtenues par la caméra) afin d’évaluer la composante δ_FFDde l’angle de braquage δ. Cette boucle ouverte est généralement connue sous la dénomination anglo-saxonne « feed forward ».

En considérant le modèle bicyclette en régime permanent (avec dX/dt = 0), et en supposant le véhicule au centre de sa voie (dy/dt = 0 et y=0) et en virage établi (dδ/dt=0), on peut alors écrire :

Dans cette équation, ∇_SVest le gradient de sous-virage propre au véhicule, lequel est classiquement défini par l’expression suivante :

En d’autres termes, la composante δ_FFDde l’angle de braquage δ présente un terme ρL qui est déterminé en fonction de la courbure du virage et de l’architecture du véhicule, et un terme qui permet de prendre en compte la dérive du véhicule en virage.

La boucle fermée 25 comprend un élément observateur 26 qui permet d’observer l’état X_obsdu véhicule automobile 10.

Elle comporte également un comparateur 28 permettant de faire la différence entre un état de référence X_refet cet état observé X_obs. Cette différence forme une erreur X_err.

Elle comporte enfin un contrôleur 20 qui recueille le signal délivré par le comparateur 28 et génère la composante δ_{F BK}de l’angle de braquage δ.

Ce contrôleur 20 comporte en pratique un gain Ks se présentant sous la forme d’un vecteur qui, un fois multiplié par l’erreur X_err, permet de calculer la composante δ_{F BK}.

L’observateur d'état 26 recueille un vecteur de mesure Y_mes(comprenant des valeurs mesurées, telles que notamment l’angle de braquage) et délivre l’état observé X_obs.

La représentation d'état mise en œuvre par l'observateur d'état 26 est basée sur le modèle bicyclette du véhicule.

Cet observateur d’état 26 est utilisé pour estimer les valeurs non mesurées des paramètres du modèle. Ces valeurs non mesurées sont par exemple dy/dt et dδ/dt.

On notera ici qu’en variante, on pourrait se passer de cet observateur si toutes les valeurs étaient mesurées.

En notant l’estimation du vecteur d’état , l’équation de l’observateur peut être écrite comme :

avec L_Pune valeur de gain associée à l’élément observateur 26.

En règle générale, la commande mise en œuvre par la boucle fermée 25 vise à minimiser le vecteur d'état X autour d’un état de référence X_refnul correspondant à une ligne droite. En d’autres termes, les valeurs de référence nominales (dans des conditions de conduite nominale) sont telles qu’on peut écrire :

En résumé, lorsque le système LCA est activé et qu’il fonctionne en régime nominal, il est prévu de mesurer les variables du vecteur de mesure Y_meset la courbure ρ de la voie de circulation.

Cette courbure permet de calculer la composante δ_FFD.

Les variables mesurées permettent, grâce à l’observateur d’état 26, de déterminer les valeurs X_{obs , i}des paramètres du vecteur d’état X (également appelées variables d’état et notées : ψ, dψ/dt, y, dy/dt, δ, dδ/dt, ∫-y.dt).

Le vecteur X_errfaisant la différence entre ces valeurs observées X_{obs , i}et les valeurs de référence X_{ref, i}nominales correspondantes permet ensuite de déterminer la composante δ_{F BK}, et donc d’en déduire la consigne d’angle de braquage δ.

Il est des situations dans lesquelles la régulation en régime nominal doit être momentanément interrompue.

C’est par exemple le cas lorsque le conducteur exerce pendant une durée limitée un couple sur le volant qui est supérieur à une simple perturbation mais inférieur à un seuil au-delà duquel le système LCA se désactive entièrement.

Typiquement, cette durée est de 50ms et ce seuil est de 4Nm de couple au volant.

C’est également le cas dans de fort virages, lorsque l’angle de braquage ou l’écart latéral dépasse un seuil.

C’est aussi le cas lorsque la vitesse longitudinale du véhicule devient inférieure à un seuil (2 km/h par exemple).

D’autres situations pourraient également être considérées.

Lorsque le système LCA se réactive automatiquement (c’est-à-dire au moment où la situation considérée cesse), l’intégrale d’erreur ∫-y.dt n’est pas utilisable (la valeur cumulée dans l’intégrale n’est généralement pas la bonne).

Lorsque le système LCA se réactive automatiquement (on parlera ci-après d’instant de réactivation) et dans les secondes qui suivent (on parlera ci-après de phase de réactivation), l’invention propose de modifier l’algorithme présenté ci-dessus de façon que cette reprise se déroule sans générer d’à-coup au volant. Le fonctionnement nominal décrit supra est prévu pour reprendre ensuite.

L’idée consiste, pendant la phase de réactivation, à modifier le vecteur de référence X_refafin de tenir compte de cette situation particulière.

Ainsi, à l’instant de réactivation, le vecteur de référence X_refest modifié pour avoir au moins deux termes non nuls.

Ces termes sont de préférence l’angle de cap Ψ et l’écart latéral y. On note que l’objectif reste que l’intégrale d’erreur ∫-y.dt tende vers 0.

Ici, les deux termes correspondant à l’angle de cap Ψ et à l’écart latéral y sont considérés non nuls.

On peut donc écrire, à l’instant de la réactivation :

Avec Ψ_refet y_refnon nuls.

On peut tout d’abord expliquer quelles valeurs sont affectées aux termes X_ref,2et X_ref,4.

A l’instant de réactivation, ces deux termes sont choisis égaux à leurs valeurs réelles (ou estimées). Ces valeurs sont alors par exemple mesurées sur les images acquises par la caméra frontale du véhicule automobile. En variante, elles pourraient être estimées autrement.

L’idée est ici de ne pas forcer le véhicule automobile à revenir brusquement vers la ligne centrale T0, mais à le faire revenir progressivement vers cette ligne.

Ensuite, pendant toute la phase de réactivation, les valeurs de ces termes vont progressivement tendre vers zéro.

La phase de réactivation présente de préférence une durée supérieure à la seconde, pendant laquelle ces deux termes vont rester non nuls.

La variation de ces deux termes sera continue, ce qui permettra une amélioration significative de la commande (moins d’oscillations, pas de dépassement, régulation plus fluide…).

Pour faire varier ces termes X_ref,2et X_ref,4, on pourra utiliser toute fonction continue adaptée.

Ici, il est choisi de faire varier ces deux termes en fonction de leurs valeurs mesurées au pas de temps t courant, et en fonction de leurs valeurs calculées au pas de temps précédent t-1. On réalise ainsi une sorte de lissage par filtrage passe-bas.

Il s’agit plus précisément ici d’un lissage par « moyenne mobile exponentielle ».

On peut donc écrire :

Dans chacune de ces équations, la constante w est le poids donné à chacun des deux termes de l’équation. Il est ici identique dans les deux équations mais pourrait différer.

Il est de préférence supérieur à 0,99. Il est par exemple choisi égal à 0,9975. Ce poids permet ainsi d’avoir une phase de réactivation de durée de convergence raisonnable.

Sur la , la courbe C1 représente la valeur de référence X_ref,2nominale, c’est-à-dire la valeur de référence de l’écart latéral y en mode de fonctionnement nominal. On observe que cette valeur reste nulle.

La courbe C3 correspond à la valeur réelle (mesurée) de l’écart latéral y. On observe sur cette qu’à 42 secondes sur l’échelle des abscisses, l’écart latéral y réel augmente. C’est ici dû à un braquage des roues imposé par le conducteur.

La courbe C2 représente la valeur de référence X_ref,2prise pendant la phase de réactivation. On observe que cette valeur prend à l’instant de réactivation (à 60 secondes) une valeur non nulle égale à la valeur réelle, puis qu’elle revient vers zéro de manière continue et continument dérivable. La phase de réactivation dure alors ici 20 secondes.

A titre d’information, on remarque sur cette qu’à 72 secondes sur l’échelle des abscisses, l’écart latéral y réel rediverge momentanément. Ceci est dû au fait que le véhicule arrive sur un virage et qu’il s’écarte un peu du centre de la voie de circulation au début de ce virage.

A ce stade, on peut maintenant décrire comment le terme X_ref,7, qui correspond à la valeur de référence de l’intégrale d’erreur ∫-y.dt, est calculé.

Ici, l’objectif de ce calcul consiste à faire en sorte que ce terme rattrape les erreurs d’angle de braquage qui pourraient être faits afin de ne pas générer d’à-coup au volant à l’instant de réactivation.

Pour cela, la valeur δ_Measuredde l’angle de braquage est mesurée, puis la valeur de référence X_ref,7est calculée de façon à minimiser l’écart entre cette valeur mesurée δ_Measuredet la consigne d’angle de braquage δ (calculée au pas de temps précédent).

Ici, on notera que la valeur mesurée est issue d’une mesure d’un angle du volant qui, compte tenu d’un démultiplication, permet d’obtenir un angle de braquage des roues. En variante, cette valeur pourrait être obtenue par calcul, par exemple au moyen d’un autre observateur.

Ainsi, on peut écrire :

Avec

Où

Dans ces équations, les valeurs Ks_icorrespondent aux termes du vecteur formant le gain Ks du correcteur.

Par conséquent, la valeur initiale de l’intégrale d’erreur est déterminée via l’équation :

On notera ici que ce calcul peut être simplifié.

En effet, on peut considérer que les termes ΔX₂et ΔX₄sont nuls.

Sur la , pour bien illustrer le fonctionnement de l’invention, on a représenté les variations de quatre paramètres dans une situation particulière, qui est la suivante.

Le véhicule automobile rentre à l’instant t1 dans un virage. A l’instant t2, le conducteur reprend la main si bien que le système LCA s’inactive. A l’instant t3, le conducteur rend la main, si bien que le système LCA se réactive automatiquement. Enfin, à l’instant t4 environ, le véhicule sort du virage.

La courbe C10 représente la variation de l’angle de braquage lorsqu’il est calculé à l’aide du procédé conforme à l’invention. La courbe C11 représente ce même paramètre lorsqu’il est calculé selon un procédé différent de l’invention, à savoir dans l’éventualité où lors de la réactivation, le vecteur de référence X_refrestait nul et où, pendant la durée de la désactivation, la valeur du terme intégral X_obs,7de l’état observé était figée. On remarque que grâce à l’invention, à l’instant t3, il n’est pas prévu de variation brusque de l’angle de braquage.

La courbe C12 représente la variation de la valeur du terme intégral X_obs,7lorsqu’il est déterminé à l’aide du procédé conforme à l’invention. La courbe C13 représente ce même paramètre lorsqu’il est déterminé selon le procédé différent de l’invention (lorsque sa valeur est figée pendant l’interruption du système LCA).

La courbe C14 représente la variation de la valeur réelle de l’écart latéral y lorsqu’il est déterminé à l’aide du procédé conforme à l’invention. La courbe C15 représente ce même paramètre lorsqu’il est déterminé selon le procédé différent de l’invention. Ici encore, on observe qu’à l’instant t3, l’invention permet d’éviter toute divergence de cet écart latéral y, mais au contraire une convergence douce et progressive vers 0.

La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.

A titre d’exemple, dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le paramètre du vecteur d’état qui est une fonction intégrale ∫-y.dt et qui est calculé en fonction des états précédents correspond à l’intégrale de l’écart latéral y entre le véhicule automobile et le centre de sa voie de circulation. En variante, la fonction intégrale pourrait être relative à un autre paramètre, typiquement à l’angle de cap relatif entre le véhicule et la voie de circulation. Plus généralement, les paramètres du vecteur d’état pourraient être différents de ceux présentés ci-dessus.

Claims (11)

1. Procédé d’assistance au pilotage d’un véhicule automobile (10) pour le maintenir au centre de sa voie de circulation (30), comportant des étapes de :
   - acquisition de valeurs (X_{obs , i}) de paramètres (ψ, dψ/dt, y, dy/dt, δ, dδ/dt, ∫-y.dt) relatifs à la dynamique du véhicule automobile (10) et à sa position dans sa voie de circulation (30), un premier desdits paramètres (∫-y.dt) étant une fonction intégrale,
   - détermination d’une consigne d’angle de braquage (δ) du véhicule automobile (10) au moyen d’un contrôleur (20), en fonction des valeurs (X_{obs , i}) acquises et de valeurs de référence (X_{ref, i}) nominales desdits paramètres (ψ, dψ/dt, y, dy/dt, δ, dδ/dt, ∫-y.dt), caractérisé en ce que, lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage a été suspendue puis qu’elle reprend, l’angle de braquage (δ_Measured) est acquis et la valeur de référence (X_ref,7) dudit premier paramètre (∫-y.dt) est modifiée de façon à minimiser l’écart entre l’angle de braquage (δ_Measured) acquis et la consigne d’angle de braquage (δ).
2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, dans lequel, un deuxième au moins desdits paramètres (y, ψ) étant relatif à la position du véhicule automobile (10) dans sa voie de circulation (30),
   - lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage reprend, la valeur dudit au moins un deuxième paramètre (y, ψ) est acquise et est utilisée comme valeur de référence (X_ref,2, X_ref,4) dudit au moins un deuxième paramètre (y, ψ), puis, à des instants suivants ,
   - la valeur de référence (X_ref,2, X_ref,4) dudit au moins un deuxième paramètre (y, ψ) est modifiée de façon à revenir progressivement à sa valeur de référence nominale.
3. Procédé de pilotage selon la revendication 2, dans lequel, lorsque la mise en œuvre du procédé de pilotage reprend, les valeurs de deux premiers paramètres (y, ψ) sont acquises et sont utilisées comme valeurs de référence (X_ref,2, X_ref,4) dudit au moins un deuxième paramètre (y, ψ), puis ces valeurs de référence (X_ref,2, X_ref,4) sont modifiées de façon à revenir progressivement à leur valeur de référence nominales.
4. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel ledit deuxième paramètre est un angle de cap (ψ) du véhicule automobile (10) par rapport à sa voie de circulation (30).
5. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit deuxième paramètre est un écart latéral (y) entre le véhicule automobile (10) et le centre de sa voie de circulation (30).
6. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel, pour revenir progressivement à sa valeur de référence nominale, la valeur de référence (X_ref,2, X_ref,4) dudit au moins un deuxième paramètre (y, ψ) est calculée au moyen d’une fonction de filtrage, préférentiellement une fonction de filtrage passe-bas.
7. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le premier paramètre (∫-y.dt) est une fonction intégrale d’une donnée de position du véhicule automobile (10) dans sa voie de circulation (30), et préférentiellement une fonction intégrale d’un écart latéral (y) entre le véhicule automobile (10) et le centre de sa voie de circulation (30).
8. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les valeurs (X_{obs , i}) des paramètres (ψ, dψ/dt, y, dy/dt, δ, dδ/dt, ∫-y.dt) sont acquises au moyen d’un observateur d’état (26).
9. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la consigne d’angle de braquage (δ) du véhicule automobile (10) est égale à la somme d’une première composante (δ_FBK) issue dudit contrôleur (20) et d’une seconde composante (δ_{F FD}) fonction de la courbure (ρ) de la voie de circulation (30).
10. Procédé de pilotage selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel il est prévu de suspendre la mise en œuvre du procédé de pilotage tant qu’un conducteur du véhicule automobile (10) exerce sur un volant un couple supérieur à un seuil prédéterminé.
11. Véhicule automobile (10) comportant un actionneur de direction assistée et un calculateur adapté à commander l’actionneur de direction assistée, caractérisé en ce que l’actionneur est programmé pour mettre en œuvre un procédé de pilotage conforme à l’une des revendications 1 à 10.