Universität Karlsruhe (TH): Développement et Test des Régulations de la Dynamique Transversale du Véhicule
Une vitesse trop élevée dans un virage, devoir éviter brusquement un obstacle, des revêtements différents - il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un conducteur perd le contrôle de son véhicule et sort de la route. A l'Institut de la Technologie de l'Information Industrielle à Karlsruhe des procédures de régulation non-linéaires sont effectuées enfin d'éviter que le véhicule devienne instable en dynamique transversale dans ce genre de situations critiques.
Le développement automobile a élaboré différentes approches pour réguler la dynamique du véhicule afin d'éviter que le véhicule perde sa stabilité en direction transversale. Le contrôle dynamique de trajectoire (ESP) freine les roues de façon individuelle pour maintenir le véhicule sur la trajectoire. Les directions actives avant et arrière offrent un autre moyen d'assister le conducteur dans des situations critiques. A l'Institut de la Technologie de l'Information Industrielle à Karlsruhe l'effectivité des différentes procédures de régulation est vérifiée de manière élémentaire. Les chercheurs analysent le mode d'opération pour chaque intervention de façon individuelle et en combinaison, ils développent aussi des approches nouvelles pour réguler la dynamique transversale du véhicule.
L'angle d'attitude, une valeur clé
L'angle d'attitude est une variable importante pour évaluer le comportement de la dynamique transversale. Il décrit l'angle entre l'axe longitudinal et la direction de mouvement du véhicule. Un valeur absolue très élevée ou des changements rapides indiquent une situation de conduite critique. Anne von Vietinghoff, assistante de recherche à l'IIIT, pense que l'identification de l'angle d'attitude est un point essentiel pour le développement des régulations de dynamique transversale : « Si nous réussissons à définir l'angle d'attitude de manière fiable, nous serons en mesure d'identifier des situations de conduite critiques et nous pourrons alors influencer activement la conduite du véhicule. »
Actuellement, il n'existe pas de capteurs aptes à mesurer l'angle d'attitude en série. C'est pourquoi les ingénieurs de l'IIIT recherchent des méthodes pour déterminer l'angle d'attitude à base de modèles. Ils se concentrent sur les observateurs non-linéaires et les filtres de Kalman étendus.
La base choisie pour l'estimation de l'angle d'attitude est un modèle tridimensionnel non-linéaire qui décrit - contrairement au modèle à roues moyennes - la dynamique transversale avec une grande précision jusqu'aux limites de la stabilité. La vitesse de rotation des quatre roues, le taux de lacet et les accélérations transversales et longitudinales sont les valeurs de sorties utilisées. La validation de la détermination de l'angle d?attitude est effectuée avec CarMaker. Les premiers résultats montrent que le filtre de Kalman étendu est bien apte à estimer l'angle d'attitude des valeurs qui peuvent être mesurées dans les véhicules de série.
- Le film présente une comparaison entre un véhicule avec ou sans régulation de la dynamique transversale
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Les essais de conduites avec CarMaker
En se basant sur l'angle d'attitude les chercheurs de Karlsruhe développent des approches pour le régulation de la dynamique transversale. Un modèle tridimensionnel non-linéaire sert pareillement comme base pour la conception de la régulation. CarMaker est utilisé pour la validation du modèle en comparant les paramètres avec ceux mesurés par CarMaker. Par ailleurs, les ingénieurs de l'IIIT utilisent CarMaker pour tester les réglages dans un véhicule virtuel. Anne von Vietinghoff : « Toutes les valeurs importantes qui, en général, ne peuvent pas être mesurées dans un véhicule réel sont disponibles avec CarMaker. Nous pouvons étudier les modèles en détail et analyser l'influence des régulations très précisément. »
Pour étudier la dynamique transversale du véhicule de façon réaliste, différents tests sont effectués avec CarMaker. Les concepts des régulations sont ainsi testés au cours de manoeuvres reproductibles (par exemple changement de file ISO, J-Turn ou Fishhook). La validation dans un circuit de régulation fermé est tout particulièrement importante car elle prend aussi en compte la réaction du conducteur. « Le modèle de conducteur configurable de CarMaker est intéressant pour analyser l'influence du conducteur sur la qualité du régulateur, » déclare Anne von Vietinghoff.
Grâce à la reproductibilité des essais de conduite virtuels les algorithmes de réglage et l'effet de différentes interventions de régulation peuvent être étudiées systématiquement. Des manoeuvres identiques sont effectuées pour comparer l'effectivité de l'ESP, de la direction active avant et arrière et de la combinaison de ses interventions. La recherche a montré que, en particulier, la direction arrière a une influence très positive sur l'angle d'attitude.
Bilan et perspective
A l'Institut de la Technologie de l'Information Industrielle la simulation de la dynamique de véhicule avec CarMaker est une méthode importante pour étudier des modèles non-linéaires et des approches pour la régulation de la dynamique transversale d'une façon élémentaire et systématique. Les résultats de ces recherches sont des concepts de régulation qui promettent une stabilisation notable de la dynamique transversale du véhicule.
Les ingénieurs de l'IIIT planifient pour l?avenir des recherches approfondies d'autres régulations. Ils souhaitent développer une régulation qui n'intervient que dans les situations de conduite critiques. Le modèle de roues du modèle tridimensionnel non-linéaire doit aussi être perfectionné. Un modèle de roues physique qui a été présenté par Mohamed Kamel Salaani lors du SAE World Congress 2007 sera comparé avec le modèle Pacejka Magic Tyre.
La validation des modèles et de la régulation à l'aide de la simulation de dynamique du véhicule joue un rôle important dans ces projets. CarMaker continuera ainsi à soutenir les objectifs de recherche de l'IIIT.
