voiture : correction de trajectoire

[inviteee8a6952]

Bonjour à tous,

Je suis étudiant, et j'aimerai vous soumettre quelques interrogations quand au stage qui m'occupera en fin d'année.

il s'agira dans un premier temps de réaliser un gyroscope maison après étude de systèmes de modélisme vendus dans le commerce.
Ceci en vue d'équiper une voiture (modèle réduit électrique) et concevoir un système de correction de trajectoire en cas de perte de contrôle suite à un coup de vent latéral ou sur route verglacée.

Mon problème est le suivant: l'étude automatique du système en vue de concevoir le système de régulation nécessite bien entendu une phase de caractérisation.
Le soucis est que je ne suis pas calé du tout en méca!

Le but de ce post n'est bien entendu pas de trouver une solution au sujet directement (il faut qu'il me reste du boulot!), mais de trouver des pistes pour pouvoir modéliser la trajectoire en fonction de l'inclinaison des roues et de leur rotation.

En cas de perte d'adhérence, le soucis est que les actionneurs ( les roues) sensés corriger la trajectoire, voient justement leur action amoindrie.

Il s'agit donc de voir comment des virtuoses du volant arrivent a replacer une voiture sur sa trajectoire initiale ( ou du moins à retrouver un système stable) après perte de contrôle et de comprendre ce qu'il se passe d'un point de vue mécanique.

Concertant la partie technique, je n'ai aucun renseignements: le hacheur est à réaliser, je n'ai pas d'infos sur la géométrie de la voiture et les capteurs sont à définir. C'est donc vraiment pour une aide pour une pré-approche que je vous sollicites: plus pour une compréhention très générale du système "voiture en glissade" que pour des solutions techniques qui seront l'objet de mon labeur à venir!

Un grand merci d'avance!
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[Jeanpaul]

Ce truc est en série sur toutes les voitures récentes (Automatic Stability Program).
Pour faire simple : quand on braque les roues, on donne au véhicule une certaine vitesse de rotation (lacet) autour de la verticale. Cette vitesse est prévisible à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle de braquage des roues. Si on subit un coup de vent latéral ou si les roues patinent d'un côté, cette vitesse de rotation est trop grande ou trop faible et un capteur de lacet le détecte. La seule correction qu'on puisse automatiser est de freiner les roues d'un côté, ce qui donne un couple correcteur.
Les virtuoses du volant n'ont pas accès à ce freinage unilatéral mais par expérience ils arrivent à doser le coup de volant qui corrige le lacet. Ca demande du doigté car on a vite fait de tourner du mauvais côté.

[inviteee8a6952]

Un grand merci pour ta réponse.
Je n'ai pas la prétention de réinventer un système complètement original, simplement d'étudier le système et apporter des solutions personnelles. Il y a de grandes chances en effet que le système ne sera pas optimal, oubien pas totalement original. Mais je voulais me plonger sèrieusement dans les systèmes existants une fois compris les réelles contraintes.

Je nuancerai cependant ta réponse en disant "qu'une solustion existe : l'ASP" ou l'ESP ( pour Electronic Stability Program); tout ça pour dire que la question réside plus dans la problématique que la solution.

En tout cas un grand merci, celà me permet déja de me familiariser avec quelques termes et me donne une voie pour aquérir quelques connaissances sur le sujet.

Sinon justement, en quoi consiste ce "coup de volant qui corrige le lacet"? on peut donc corriger juste en agissant sur l'orientation des roues?

Je ne sais pas encore quels seront accessibles à la correction alors je reste le plus ouvert possible

[Jeanpaul]

Quand on donne un coup de volant à gauche, il apparaît une force sur les roues AV vers la gauche, c'est ce qui fait tourner la voiture.
Alors si la voiture ne tourne pas comme on veut, il faut voir si c'est l'arrière qui pivote trop (survireuse) ou si c'est l'avant qui traîne (sous-vireuse). La réaction à avoir n'est pas la même dans les 2 cas, elle est même inverse.
La voiture de Mr Toutlemonde est toujours sous-vireuse mais les conducteurs de rallye aiment bien les survireuses plus vives en virage parce qu'ils savent rattraper les dérapages. D'où la longue vogue des Renault 8 en rallye. Mais dans les mains de n'importe qui, c'est mortel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteee8a6952]

Encore merci!!

C'est la raison pour laquelle j'aime l'automatique! ça permet de réfléchir et mettre en oeuvre des systèmes totalement pluridisciplinaires!

Sans vouloir abuser de ta gentillesse ( ou de tout autre intervenant qui sera le bienvenu!) seraiy-il possible d'avoir quelques notions quantitatives?

Bien que mon manque de connaissances sur le sujet nécéssite une approche qualitative, quelques equations pourraient aider à avoir une idée du système.

Je ne pense pas avoir la possibilité d'agir sur un freinage unilatéral ( ou tout autre freinage qu'une inversion de polarité sur les moteurs)

Il faudra gérer entre la commande d'un cervo de direction et sur la commande du variateur, mais sans équations... pas grand chose ne sera possible.

Encore une fois, rien ne presse, c'est surtout histoire de visualiser l'action du couple, de l'orientation des roues sur la trajectoire du véhicule. (hors sujet de stage de fin d'année, je trouve le sujet interressant! on utilise une voiture tous les jours après tout!) .

Un grand merci

[Jeanpaul]

Les équations ne sont pas très difficiles à part la question des pneus, en particulier la notion de dérive. Quand on braque une roue, il apparaît un angle entre la bande de roulement et la vitesse du pneu, il va riper et c'est ça qui induit une force. C'est lié au fait qu'un pneu est déformable donc la formule de Coulomb sur le frottement ne s'applique pas simplement. En plus c'est assez vite non-linéaire et ça dépend de la charge sur le pneu.
Il faudrait regarder sur Google à "dynamique automobile" ou bien, si tu es en région parisienne, prendre contact avec la SIA (Société des Ingénieurs de l'Automobile) dans le 92, ils ont une bibliothèque et des bénévoles sympa.

[inviteee8a6952]

Nikel! merci beaucoup! Malheureusement je ne suis pas en région parisienne, je suis Bayonnais en exil en région Bordelaise pour les études!
Mais un petit mailing ou coup de fil pourra peut être suffire à me lancer dans la bonne voie pour comprendre comment tourne une voiture Merci beaucoup!

Ce qui me fait un peut peur, c'est que je risque vraiment de n'avoir accès qu'à l'accélération motrice et à l'orientation des roues, non pas à un freinage directement sur les roues comme sur une voiture traditionelle.

Je me demande donc, une fois compris comment la voiture change de trajectoire, si je pourrai utiliser une régulation sur deux équations monovariables en parallèle ( qui plus est linéaires).
C'est à dire, à vue de nez, serait-ce possible de réagir à une perturbation sur la direction(coup de vent ou dérapage) en jouant sur l'orientation des roues, et l'accélération, en parallèle, sans que l'une influe directement sur l'autre.

Pour expliquer la question:
-la voiture dérape à faible vitesse (une accélération latérale apparait), il doit être possible de de reprendre la trajectoire d'origine seulement en jouant sur la direction : on a donc une régulation qui n'opère QUE sur la direction.
- la voiture dérape à forte vitesse (accélération latérale forte) : la MEME loi de régulation opérant sur la direction tente une correction ( on braque les roues un peu plus que dans le premier cas) mais, cette fois, on met les gazs car jouer sur la direction ne suffit plus.

La seule chose qui aurait déclenché la mise de gazs (accélération motrice) serait une valeur critique de l'accélération latérale (à partir de laquelle une correction de trajectoire seule perd pied) et cette accélération motrice serait gérée selon sa propre loi, indépendante de l'orientation des roues.

En fait ça part du principe que la correction sur la direction fait bien son job et qu'il suffit d'approrter une accélération motrice proportionelle à la perturbation pendant que la voiture dérape.

je parle de la perturbation comme une accélération latérale, mais ça serait plus précisément une rotation, mais celà ne change rien.

Je ne sais pas si j'ai été parfaitement clair dans mon interrogation. Je en suis d'habitude pas clair pour expliquer un sujet que je maitrise, alors pour quelquechose que je ne maitrise pas je ne m'offusquerait pas si vous demandez d'étoffer

[inviteee8a6952]

Pas de réponses, donc je précise que c'est une étude préliminaire: je fais appel à votre ressentiment sur la question, ce n'est vraiment pas grave si c'est pas juste du momment que c'est expliqué, et donc celà fera avancer le schmilblik!

Si la question est mal formulée, je la reformulerai, n'hésitez pas à m'en faire part! merci!

PS: ce n'est pas de la "masturbation intellectuelle" inutile, tout projet doit passer par une étude " avec les mains" non?

[Jeanpaul]

Encore une fois, ce n'est pas un problème simple, surtout si on fait intervenir l'accélération longitudinale. En effet, quand on accélère, il y a report de charge sur les roues AR, ce qui améliore l'adhérence AR donc évite les têtes à queues et permet de freiner efficacement à l'arrière.
Si on accélère on allège l'AV, donc on diminue l'efficacité du coup de volant parce que les roues appuient moins bien au sol.
Il faut voir un compromis de tout ça, sachant que l'effet de roulis vient compliquer en induisant un braquage.