LRV INPGENSIEGLAG Aide la conduite dun vhicule poids

LRV INPG-ENSIEG-LAG Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes : Détection de renversement Réalisé par : BADJI Lyes Directeur de stage : Mr. N. K. M’SIRDI Mr. J. C. CADIOU 2002/2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Plan du travail • Introduction • Aperçu sur la modélisation • Méthodes d’estimation • Observateur par modes glissants • Application et résultats de simulation • Conclusion et perspectives LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Introduction Objectif du projet ARCOS ü Gérer les inter distances entre véhicule ü Prévenir les collisions sur les obstacles fixes, arrêts ou lents ü Prévenir les sorties de route ü Alerter les véhicules en amont d’accidents / incidents Fonctions de l’estimateur ü Détermination de la hauteur du CG en temps réel ü Évaluation du risque de renversement LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Modélisation • Hypothèses de modélisation : véhicule de type 1, CG 1 au niveau du sol, roulis pur (pas d’écrasement des pneus) dont le centre est fixe • Définition des angles : braquage, roulis, lacet et dérive. z 1 z 2 Y 1 Fl, F f Fs. F Ya v m 2 ay, 2 Fs. R X 1 Fl. R CG 2 h. cos m 2 g y 2 O 1 y 1 T/2 h. R lf CG 1 route lr Oa Fz, R Xa m 1 g Fz, L Axe de roulis LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Modélisation Modèle non linéaire : En prenant : et Le modèle de véhicule se met sous la forme : M : matrice d’inertie du système. K : matrice d'amortissement. Q : matrice de raideur du système. Simplification du modèle : • Vitesse longitudinale constante • Hypothèses sur les angles => Linéarisation au tour de zéro LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Méthodes d’estimation Estimateur indirect • Identification d’une fonction de transfert (continue) : • Modèle ARX équivalent (discret) : u(t) Véhicule y(t) _ + • Expression paramétrique des coefficients de la fonction de transfert : => LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Méthodes d’estimation Estimateur direct • Rappelons que le modèle du véhicule avec : et la mesure : • Réécrire le modèle sous forme linéaire en les paramètres à identifier : avec : on obtient : • La matrice de mesure et la matrice de dynamiques connues F : LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Méthodes d’estimation Algorithme utilisé dans le cas générale • Estimation du vecteur par l’algorithme des Moindres Carrées Récursifs : avec : Procédure d’estimation utilisé • L’équation correspondant à l’estimation de h est : • L’équation correspondant à l’estimation de Iz est : • L’équation correspondant à l’estimation de Ix est : LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Méthodes d’estimation Ajustement de l’estimateur direct u y Observation par modes glissants Dérivation et filtrage Identification paramétrique LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Observateur par modes glissants Structure de l’observateur tel que : Analyse de convergence • Définition de la surface attractive On note : • Dynamique de l’erreur d’observation => LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Observateur par modes glissants • Étude de la convergence de l’observateur => Condition d’attractivité de la surface de glissement et le régime glissant : ( Dynamique équivalente ) => Condition de la convergence exponentielle de l’erreur d’observation : on choisit : => pour avoir la convergence de l’erreur => LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Résultats de simulations Passage de Chicane Angle de braquage (°) 10 Pour mieux simulé la réalité (la route) => + bruit 5 0 -5 -10 0 1 2 I. Résultats de l’estimateur indirect Paramètres estimés 3 4 5 6 7 8 9 10 temps (sec) réel estimé 1. 15 1. 1629 Erreur en % 1. 12% 34917 34483 1. 24% 24201 24550 1. 44% LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Résultats de simulations II. Résultats de l’estimateur direct • Résultats de simulations de l’observateur par mode glissant : Angle de roulis (°) Vitesse lateral Vy (°/s) 10 6 Réel Observé 4 5 2 0 0 -2 -4 -5 -6 -8 0 1 2 10 3 4 5 6 7 temps (sec) Vitesse de lacet (°/s) 8 9 10 -10 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 Vitesse de roulis (°/s) 15 10 5 5 0 0 -5 -5 -10 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 -15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 temps (sec) LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Résultats de simulations • Teste de robustesse vis à vis des paramètres, 13% d’erreur sur h et Iz : Vitesse lateral Vy (°/s) Angle de roulis (°) 6 10 Réel Observé 4 5 2 0 0 -2 -4 -5 -6 -8 -10 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 0 10 Vitesse de lacet (°/s) 10 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 Vitesse de roulis (°/s) 15 10 5 5 0 0 -5 -5 -10 -15 -10 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Résultats de simulations • Teste de robustesse vis à vis des paramètres, 25% d’erreur sur Ix : Angle de roulis (°) 6 Vitesse lateral Vy (°/s) 10 Réel Observé 4 5 2 0 0 -2 -4 -5 -6 -8 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 Vitesse de lacet (°/s) 10 -10 0 1 2 15 3 4 5 6 7 temps (sec) Vitesse de roulis (°/s) 8 9 10 10 5 5 0 0 -5 -5 -10 -15 0 1 2 3 4 5 6 temps (sec) 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9 10 temps (sec) LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Résultats de simulations • Résultats de simulation de l’estimation : Hauteur du centre de gravité h (m) 4 1. 2 x 10 4 Inertie selon l'axe z : Iz (N m²) 3. 5 1. 15 3 2. 5 1. 1 2 1. 05 1. 5 1 1 0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 temps (sec) 2. 6 x 10 4 5 6 7 temps (sec) 8 9 10 Inertie selon l'axe x : Ix (N m²) 2. 4 2. 2 2 1. 8 1. 6 1. 4 1. 2 1 0 2 4 6 8 10 temps (sec) LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Application Étape 1 Étape 3 Acquisition Étape 2 La hauteur de CG Les paramètres Ix et Iz Observateur d’état Traitement de données LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Estimation de la hauteur de CG 4 Inertie Iz x 10 4 3. 5 3 La hauteur H 2. 5 2 1. 5 1 1. 18 1. 16 0 2 4 6 Temps (sec) 8 10 1. 14 1. 12 1. 1 4 x 10 2. 6 1. 08 1. 06 2. 4 1. 04 2. 2 1. 02 1 2 0 2 1. 8 4 6 Temps (sec) 8 10 1. 6 1. 4 1. 2 1 0 Traitement de données 2 4 6 Temps (sec) 8 10 Inertie Ix LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

Aide à la conduite d’un véhicule poids lourd et l’amélioration de la sécurité des routes Conclusion et Perspectives Conclusion : ü Estimateur indirect : applicable que pour les modèles linaires, hors ligne ü Estimateur direct : linéaire en les paramètres à identifier ü Système embarqué : Estimateur direct Perspectives : ü Appliquer l’estimateur direct au modèle non linaire ü Valider expérimentalement les résultas obtenus ü Élargir le problème au modèle du véhicule global : Ajout du mouvement de tangage Position selon l’axe longitudinal LRV-LAG-INPG promotion 2002 -2003

LRV - LAG Je vous remercie LRV-LAG-INPG 2002/2003