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Le frein automatique d`un véhicule par MATLAB

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1. 50 IV 4 7 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur Flou 51 CHAPITRE IV RESULTATS ET DISCUSSIONS A M LA HS LL D LOL CO 2 enara a ae e a a aT 52 V 2 Param tres d entr e utilis e essieu 52 V 3 Les r sultats de syst me des quations dynamique sans contr leur 53 V 4 Les r sultats de syst me des quations dynamique avec contr leur 58 VA CONHOlOUE P prinsar nca mea intel 58 VAL CONTO LUP orraa a ce dot omoone 60 N4 3 Contr leur losquet TION 22500 nomade 64 LISTE DE FIGURES Frs L1 Systeme de emaite ClASSIQU inner eee aiteenese 2 Fig I 2 a frein disque montage rigide 3 Fig I 2 b frein disque montages flottants 3 HS ES ren a AMOR nt a te 4 Fi LA E6 Syst me de menise ADS randos clean 6 Fie L5 Exempl de modele SIMULINK s Renan eine 12 Fe JIET Schemida E ADS nd ltd done diodes 16 Fig IL 2 Bo tier de commande lectronique 17 Frs TES MOQUIATeUR Sn A ue o ca oo nie 17 Fig II 4 lectrovanne en FEPOS rene ones 18 Frs 15 Pompe NNdrAD QUE 88 a NET EN 19 Poo Capteur d s TOURS Hinata nie de nes die 19 Fig ILO D Bague de serrage de CADICULS neue ose ete oui 20 Frs 6 C ROUE H NI C ed a eee di ton de tanuun 20 Pe o Cables Ce capte sn ses Ness Nous Noa 20 MS T MOINS Sn an ce te 20 Fe
2. en REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Universit Hassiba Benbouali de Chlef Facult de Technologie D partement de G nie M canique Projet de fin d etudes En vue de l obtention du dipl me de Master Fili re G nie M canique Sp cialit Simulation Th me Le frein automatique d un v hicule par MATLAB Membres du jury Pr sent par gt pr sident BEN HAMOU Abdessoufi BOUKHEDDIA F Z gt Encadreur TAHAR ABBES Miloud gt Examinateur HABBAR Abd El Rahm ne gt Examinateur KAYROUS Djilali Promotion 2011 2012 En J remerciements Je voudrais d abord remercier ALLAH le plus puissant de nous avoir donn la force pour r aliser ce travail de master J e remercie sinc rement mon promoteur monsieur TAHAR ABBES M iloud responsable du projet qui m a donn des conseils et des suggestions pour la conception du logiciel que j ai d velopp M es remerciements s adressent galement M onsieur HABBAR Abd EI rahm ne pour ses conseils pendant toute la dur e de ce travail Je tiens aussi remercier monsieur KAIROU S Djilali pour m avoir des aid dans la r alisation du programme SIM U LINK adresse mes plus vifs remerciements aux membres du jury pour l honneur qu ils me font en acceptant la charge de juger ce travail Je tiens surtout apporter mes vifs remerciements mes pa
3. Kugelfischer et cela co tait 1 980 DM En 1986 la demande de PSA qui Bosch refusait de livrer les volumes d ABS n cessaires sa strat gie d quipement privil giant les constructeurs allemand Bendix recommen ait le d veloppement d un syst me ABS Le syst me fut lanc sur la 405 Milo puis tendu aux 605 et XM Renault fut galement chient de ce syst me avec la R19 Ces produits ont t fabriqu s Drancy Compte tenu des d veloppements commerciaux un deuxi me site de production situ Moulins Allier fut quip de ligne d usinage et de montage partir de 1992 Ce site produisit des syst mes M catronic 2 puis 3 pour la Ford Mond o Chapitre I Bibliographie L histoire b gaya et Bosch se porta acqu reur en 1996 de l activit de freinage de Bendix devenu entretemps AlliedSignal Cet achat comprenait l activit ABS d AlliedSignal Bien que disposant d une usine importante en Europe Bosch d cida n anmoins de poursuivre la production d ABS Moulins compte tenu des performances de cette usine et lan a en septembre 1997 la production d ABS 5 3 destination des constructeurs fran ais et italiens Gr ce ce site la production d ABS se poursuit aujourd hui encore sur le sol Fran ais En 2003 Daimler Benz a d velopp le syst me appel BAS Plus en lui couplant un radar de r gulation de distance L objectif tait d viter les collisions par l arri re ou tout au moins d en diminuer la vit
4. 2 57 V 4 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur P 58 V 4 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur P 59 V 4 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur P 59 V 5 a Distance de freinage avec contr leur PI 60 V 5 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur PI 60 V 5 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur PT 61 V 5 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur PI 61 V 5 e Le taux de glissement avec contr leurs P et PI 62 V 6 a Distance de freinage avec contr leur logique flou 63 V 6 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur logique flou 64 V 6 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur logique flou 64 V 6 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur logique flou 65 LISTE DES TABLEAU Tab IIL 1 Param tres PID obtenus partir d une r ponse indicielle ZNt 34 Tab IIL 2 Param tres PID obtenus partir du point critique ZNT Tab IV 1 Coefficients pour tats des routes INTRODUCTION GENERALE On a tudi dans ce m moire de master un syst me de freinage ABS pour v hicules Ce frein invente d s le
5. ABS on a pr sent ce m moire qui est organis comme suit Le chapitre 1 d crit la bibliographie et l historique du frein ABS et les travaux sur le fonctionnement et les contr leurs Le chapitre 2 d crit le fonctionnement de l ABS par la repr sentation de ces diff rents composants Dans le chapitre 3 1l est pr sent la th orique et la description sch matique des diff rents contr leurs P PD PI PID et logique flou qui sont utilis es Chapitre 4 d crit la formulation du mod le math matique du quart du v hicule et les quations dynamiques avec incorporation du freinage roue sol Les diff rents int grations temporelles de l quation dynamique ont permit de formuler les mod le SIMULINK ABS sans contr le ABS avec contr le P PD PI PID et logique flou Dans le chapitre 5 on a pr sent la r solution de l ABS sans et avec contr le les r sultats sont donnes en fonction du temps par le graphisme de MATLAB Chapitre I Bibliographie CHAPITRE I BIBLIOGRAPHIE I 1 Introduction Le syst me de freinage ABS est utilis pour viter aux roues d tre bloqu es pr s freinage La dynamique du contr le ABS d pond de plusieurs facteurs Le contr le ABS n cessite un moment de contr le n cessaire pour maintenir une valeur optimale du taux de glissement des roues Le taux de glissement est exprim au terme de vitesse de d placement du v hicule et de vitesse de rotation des roues
6. lev Cet te situation n tant 34 Chapitre II La r gulation th orique et pratique pas toujours satisfaisante on p eut tre amen corriger les coefficients propos s et en particulier diminuer le gain K 16 On notera que les param tres T et Ta propos s par les deux m thodes de Ziegler Nichols sont dans un rapport constant gal 4 Le r gulateur poss de donc deux z ros confondus Valant 1 2T4 2 T P 05K J PI 04Ko 08 PID 0 6Ker 0 57er 0 125Ter Tab IIL 2 Param tres PID obtenus partir du p oint critique ZNP IIL S R glage par approches successives Le proc d est d abord conduit en manuel pour stabiliser la mesure au point de consigne De petites variations sur la vanne permettent d observer les r actions naturelles du proc d afin de d grossir les actions mettre sur le r gulateur au d but de chaque r glage Les actions seront r gl es dans l ordre P D L Les crit res de performance retenus pour la r gulation sont une r ponse bien amortie d passement de 10 15 avec une rapidit maximum temps d tablissement minimal La majorit des boucles de r gulation correspondent des boucles ferm es o l on utilise un seul r gulateur Le mode de r gulation souvent utilis dans ces r gulateurs est le mode PID En pratique le r glage par tape des actions proportionnelle int grale d riv e tout en observant l volut
7. 0 0 5 1 15 2 2 5 3 3 5 4 Temps t Fig V 4 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur P V 4 2 Contr leur PI Les figures V 5 a b c d montrent qui gr ce l utilisation du contr leur PI e La distance de freinage est 60 m Fig V 5 a e La vitesse lin aire atteint la valeur 0 3 7s e Le taux de glissement qui atteint la valeur maximal 0 2 apr s 0 3 s e La vitesse angulaire de rotation Fig V 5 d de la roue s annule 3 7 s 59 Chapitre V R sultats et discussion route s che avec controleurs La distance x 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 Temps t Fig V 5 a Distance de freinage avec contr leur PI m s route s che avec controleurs vitesse lineaire 0 0 5 1 15 2 2 5 3 3 5 4 Temps t Fig V 5 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur PI 60 Chapitre V vitesse angulaire W 100 R sultats et discussion route s che avec controleurs 0 0 5 1 45 2 25 3 3 5 4 Temps t Fig V 5 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur PI rad s route s che avec controleurs 0 0 5 1 15 2 2 5 3 3 5 4 Temps t Fig V 5 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur PI 61 Chapitre V R sultats et discussion 0 35 controlleur P 03 a tm PI 0 25 0 2 Glissement 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 temp Fig V 5 e Le taux de glissement avec contr leurs P et PI Le taux de glissement atteint la valeur 0 2 apr s 0 3s avec controleur PI et 3
8. Capteur des roues 02 1 C ble lectrique 2 Aimant permanent 3 Bo tier 4 Enroulement 5 Tige polaire 6 Cible Bague de serrage de capteur Manntient le capteur de vitesse de roue tr s pr s de la roue dent e 08 Fig IL 6 b Bague de serrage de capteur Roue dent e Une bague usin e ou estamp e mont e sur une surface usin e sur le moyeu de chaque roue quip e d un capteur de frein ABS Elle compte 100 dents 19 Chapitre II Le syst me de freinage ABS Fig IL 6 c Roue dent e C bles de capteur C ble deux fils avec connecteur moul Relie le capteur de vitesse au bo tier de commande Fig IL 6 d C bles de capteur d T moin ABS Situ sur le tableau de bord du v hicule Avertit le conducteur d une possible d faillance du syst me Utilis par le personnel d entretien pour afficher les codes clignotants Fig II 7 T moin ABS 20 Chapitre II Le syst me de freinage ABS II 4 Principe de fonctionnement Avant le premier freinage le syst me de freinage antiblocage s assure du bon fonctionnement de ses composants en effectuant les deux autotests suivants Le premier autotest s effectue lorsque le commutateur d allumage est la position ON Les t moins du syst me de freinage antiblocage ANTILOCK et celui du circuit de freinage BRAKE s allument pendant 2 secondes environ et s teignent ensuite Ce test confirme le bon fonctionnement de
9. Dans ce m moire toutes les quations de la dynamique de freinage du v hicule sont exprime en fonction de la vitesse du v hicule et la vitesse des roues puis sont traduit en mod le SIMULINK Pour comprendre l ABS on fait une br ve introduction sur le freinage classique I 2 Le syst me de freinage classique Quand le conducteur appuie sur la p dale de frein il actionne le maitre cylindre qui est un syst me piston cylindre rempli d huile provenant d un r servoir d huile sp cial frein alors il est cr e une pression a la sortie du maitre cylindre Cette pression est transmise aux freins tambour ou disque par l interm diaire d un circuit hydraulique figure I 1 Chapitre I Bibliographie Maitre Cylindre Roues avants Roues arri res Fig I 1 Syst me de freinage classique 07 I 3 Les diff rents types de frein En m canique automobile 1l existe deux types de freins les freins tambour et les freins disque L 3 1 Les freins disque Il existe deux types de montage e Le montage rigide e Le montage flottant a Le montage rigide Deux pistons oppos s appliquent chacun une plaquette sur le disque 07 Dans tous les cas le rappel des plaquettes est effectu par le voile du disque et celui des pistons par le joint d tanch it les joints carr s donnent un rappel de 0 3 0 5 mm Chapitre I Bibliographie Etrier Pistons Disque Plaquettes Porte moyeu Fig I 2 a
10. Effectuer un chelon de consigne de 5 10 o Sila r ponse ne s amortie pas augmenter Td o Sila r ponse est oscillante ou si elle est plus lente diminuer Td L action d riv e a un effet anticipatif L action d riv e stabilise la r ponse du proc d La r ponse s acc l re en augmentant l action d riv e Il faut trouver un compromis entre rapidit et stabilit La pr sence de l action d riv e permet d augmenter l action proportionnelle environ 10 de plus soit 1 1 Gr ou 0 9 BP R glage de l action int grale Conserver les valeurs des actions proportionnelle et d riv e d termin es pr c demment 36 Chapitre III La r gulation th orique et pratique Afficher une action int grale faible Pour un premier essai afficher T1 quelques minutes Egaler la consigne la mesure passer le r gulateur en automatique Effectuer un chelon de consigne de 5 10 Si la r ponse est sur amortie ou trop lente diminuer T1 Si la r ponse pr sente un d passement trop important on augmente T1 L action int grale donne la pr cision statique La mesure rejoint la consigne La r ponse s acc l re en augmentant l action int grale I faut trouver un compromis entre rapidit et stabilit La r gulation floue La r gulation floue fait partie des syst mes base de connaissances elle s appuie sur la logique floue 10 La logique floue permet
11. Proc d T7 Fig II 5 c Flou indirect 38 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS CHAPITRE IV FORMULATION ET SIMULATION DU MODELE ABS III 1 Introduction En pratique un mod le de v hicule qui renferme toutes les caract ristiques pr c dentes est trop compliqu quant son utilisation dans un syst me de contr le de design Toutefois un mod le simplifi qui peut prendre en danger ces param tres peut tre utilise pour un contr le de design Le contr le des design conc derai ici est le quart du mod le du v hicule comme le montre la figure II 1 Ce mod le est toujours utilise pour mod lis l ABS avec un contr leur de design V Corps de V hicule Fig IV 1 Mod le du v hicule trimestre 39 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS AVES V gt Vitesse lin aire du v hicule d Acc l ration lin aire de v hicule amp Acc l ration de rotation de la roue Tb Moment de freinage R Rayon du pneu m Masse du mod le Fy r action du sol sur le v hicule D Fu MY y a IV 1 d Vx La somme des moments au centre de la roue roue J a HRK f R fStg Fy J f R Tb TV 3 J u R F Tb IV 4 Le taux de glissement est d fini par _ Vx R IV 5 Vx En d rivons par rapport au temps t Tao CO IV 6 Vx 40 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS Repr sentation
12. quation du mouvement dynamique avec l int gration du freinage roue route r sultant de cette int gration le taux de glissement est utilis comme crit re de contr le dans l ABS La force du frottement et la r action normale sont en fonction de taux de glissement et rendent ainsi l quation dynamique nom lin aire Les quations diff rentielles du second ordre sont crites comme 3 quations spatiales et les solutions sont obtenues par la m thode d int gration temporelle et sont directement r solues par des blocs de diagramme de SIMULINK de MATLAB La variation de la rotation de la roue du taux de glissement et la distance d arr t du v hicule en fonction du temps sont obtenues pour des probl mes types rencontr s en litt rature diff rent types du contr leur tel que P PD PI et PID sont programm s pour augmenter le couple de freinage comme contr le au taux de glissement On a galement utilis le contr leur logique flou qui donne des r sultats plus satisfaisants que les contr leurs lin aires Bibliographie BIBLIOGRAPHIE 01 Christian Haentjens le fonctionnement du syst me de freinage antiblocage Formateur et auteur des ditions techniques 02 contr le et remise en tat d un frein abs niveau technicien sp cialit entretien du syst me de freinage 03 Pierre Duysinx abs principes amp technologie ing nierie des v hicules terrestres universit de li ge an
13. 6 s avec controleur P 62 Chapitre V R sultats et discussion V 4 3 Contr leur logique flou Les figures V 6 a b c d montrent qui gr ce l utilisation du contr leur flou e La distance de freinage est 60m Fig V 6 a e La vitesse lin aire atteint la valeur 0 3 7 s e Le taux de glissement est r duit 0 2 valeur maximale r sultat Id al e La vitesse angulaire de rotation F1g V 6 d de la roue s annule 3 7 TS EJ stopping distance lo 55 022 ABB 9 8 k Fig V 6 a Distance de freinage avec contr leur logique flou 63 Chapitre V R sultats et discussion E Vx curve babos 8 0 eB oag x Fig V 6 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur logique flou slip curve o se 85 282 TE 8 amp x Fig V 6 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur logique flou 64 Chapitre V R sultats et discussion z wheel rotational speed s 5 02 2 A mB 0 8 amp x Fig V 6 d vitesse angulaire du v hicule avec contr leur logique flou 65 CONCLUSION GENERALE Dans ce m moire une m thode est mise en uvre pour la compr hension du frein ABS sans contr leurs puis avec diff rents contr leurs lin aires pour le syst me du freinage ABS Le logiciel SIMULINK sous MATLAB est utilis pour la simulation Le syst me du v hicule est mod lis par la dynamique du quart du v hicule et on a d velopp l
14. Time GES Fig II 1 Test en asservissement sur un proc d instable P 29 Chapitre II La r gulation th orique et pratique IIL 3 2 R le de l action Int grale Le r le de l action int grale est d annuler l cart entre la mesure et la consigne Le signal de sortie du r gulateur en int grateur seul est proportionnel l int grale de l cart mesure Consigne ref ne ne OO ue te te ut te um d Fig T 2 a Sch ma de contr leur PI L action int grale est g n ralement associ e l action proportionnelle Comme dans le cas de l action proportionnelle une augmentation excessive de l action int grale diminution de Ti peut tre source d instabilit L tude de l action int grale sur un syst me stable est donn e par les figures suivantes pour un test en asservissement et un autre en r gulation 30 Chapitre III La r gulation th orique et pratique 1 2 Action trop forte D l D 0 6 0 6 L Artem I top faible en E 45 Time sac Fig T 2 b Test en asservissement sur un proc d instable PT Le comportement de l action int grale sur un proc d instable est sensiblement le m me que sur un proc d stable Il faut noter que l action int grale est n cessaire pour annuler l cart suite des perturbations Lors de changement de consigne son int r t est moindre car l cart s annule naturell
15. d but des ann es 70 en Allemagne est venu au secours du frein classique ou diff rentes situation de danger de conduite ont t relev es principalement le glissement la langue distance d arr t de freinage l instabilit de v hicule lors de freinage Le frein ABS a pour r le principale de corriger ou diminuer ces anomalies qui peuvent amener le conducteur tre en danger La fonction de frein ABS est d viter le blocage des roues durant le freinage Sous des conditions normales de freinage le conducteur peut contr ler les freins Cependant durant un freinage difficile ou devant une route glissante quand le conducteur freine le syst me anti bocage ne fonctionne plus Le frein ABS corrige le freinage de la roue ind pendamment de la force exerc e sur la p dale de frein pour amener la vitesse des roues inferieure un niveau du taux de glissement qui est n cessaire pour une performance optimale du freinage Le syst me anti blocage ABS comprend des organes auxiliaires comme les capteurs de roues de rotation de la roue un modulateur hydraulique est une unit de contr le lectronique ECU Le frein ABS a un syst me de contr le qui module la pression du freinage en repense la d c l ration de la roue et de la vitesse angulaire et ce pour pr venu la roue contr l e d tre bloquer Le syst me ne fonctionne pas quand la vitesse du v hicule descend en dessous d un certain niveau Pour attendre l objectif d
16. gulateur PID il suffit d enregistrer la r ponse indicielle du processus seul c est dire sans le r gulateur puis de tracer la tangente au point d inflexion de la courbe On mesure ensuite sa pente p le retard apparent L correspondant au point d intersection de la tangente avec l abscisse et le gainKO0 y E On peut alors calcul les coefficients du r gulateur choisi l aide du tableau II 1 16 G n ralement les gains Kp propos s par Ziegler Nichols sont trop lev s et conduisent un d passement sup rieur 20 Il ne faut donc pas craindre de r duire Kp d un facteur 2 pour obtenir une r ponse satisfaisante mp e LE EE 1 pLKo 1 aKo 9 pLK5 0 9 aKo 3L 27 pLKo 1 2 aKo Tab II 1 Param tres PID obtenus partir d une r ponse indicielle ZNt b M thode du point critique Cette m thode est bas e sur la connaissance du point critique du processus Exp rimentalement on boucle le processus sur un simple r gulateur proportionnel dont on augmente le gain jusqu amener le syst me osciller de mani re permanente on se trouve ainsi la limite de stabilit Apr s avoir relev le gain critique Kcr du r gulateur et la p riode d oscillation Tcr de la r ponse on p eut calculer les param tres du r gulateur choisi l aide du tableau II 2 Ici galement les valeurs propos es conduisent un temps de mont e relativement court malheureusement assorti d un d passement
17. s ouvre lorsque le signal de commande augmente et inverse dans le sens contraire IIL 3 R le des actions dans la boucle ferm e IIL 3 1 R le de l action proportionnelle P Le r le de l action proportionnelle est d acc l rer la r ponse de la mesure ce qui a pour cons quence de r duire l cart entre la mesure et la consigne L tude de l action proportionnelle sur un syst me naturellement stable en boucle ferm e montre que lors d un changement de consigne le r gime permanent atteint un cart r siduel 28 Chapitre III La r gulation th orique et pratique AC 1 Gs Gr Gr gain du r gulateur Gs gain du proc d AC variation de consigne Une augmentation de Gr acc l re la r ponse du proc d provoque une diminution de l cart r siduel mais rend la mesure de plus en plus oscillatoire La valeur optimale de Gr est celle qui donne la r ponse la plus rapide avec un bon amortissement ne d passant pas 15 L tude de l action proportionnelle sur un proc d instable aussi appel int grateur montre que lors d une variation de consigne la mesure rejoint la consigne la mesure rejoint la consigne dans tous les cas Lors d une perturbation la mesure s carte de la consigne la r gulation proportionnelle tend la ramener tout en laissant subsister un cart r siduel lorsque le r gime permanent est atteint 4 15 2 5 3 6 4
18. s allume au tableau de bord et le calculateur met hors service le dispositif A B S l Dans ce cas on dispose du syst me de freinage traditionnel Le calculateur garde galement en m moire tous les d fauts et permet la lecture de ceux ci avec la station diagnostic 16 Chapitre II 106331 Le syst me de freinage ABS ENTREES Traitement des signaux SORTIES capteur vitesse er gl relais moteur Lo moteur de pompe es Q voyant de contr le contateur stop info moteur tournant Fig II 2 Bo tier de commande lectronique 03 b Ensemble modulateur L ensemble modulateur contient les lectrovalves du syst me hydraulique ABS une lectrovalve d entr e et une lectrovalve de sortie par roue un moteur pompe et deux accumulateurs 08 1 Electrovanne 2 Relais de pompe 3 Relais des lectrovannes 4 Connections c blage lectrique 5 Moteur lectrique de pompe 6 El ment de pompage 7 Accumulateur hydraulique 8 Chambre de silence Electrovannes l Elles permettent soit De mettre en communication le ma tre cylindre et le cylindre r cepteur Freinage normal Fig IL 3 Modulateur 17 Chapitre II Le syst me de freinage ABS De couper cette communication interdisant ainsi l augmentation de pression dans le cylindre De mettre le cylindre r cepteur en communication avec une pompe de refoulement ceci faisant chuter la pressio
19. sert amorcer la pompe de recirculation afin de pouvoir appliquer nouveau une pression L lectrovanne de diminution de pression s ouvre de mani re ind pendante pour agir sur la d c l ration de la roue partir de cette phase la pompe de recirculation est mise en service par le module de commande lectronique des freins jusqu la fin du mode antiblocage 01 Fig IL 10 Phase de diminution de la pression 02 IL 4 2 3 Phase d augmentation de la pression La phase d augmentation de la pression est tablie de fa on obtenir un freinage optimal pour chacune des roues L lectrovanne de maintien de pression s ouvre momentan ment sous l effet d une impulsion pour permettre la pression du ma tre cylindre et la pompe de recirculation d atteindre les freins La pression ainsi modul e continue d augmenter jusqu ce que la roue soit la puissance de freinage optimale ou jusqu ce que la pression de freinage soit amen e la pression de sortie du ma tre cylindre 01 S1 plus de pression est n cessaire une plus grande quantit de liquide est retir e du ma tre cylindre et appliqu e aux freins mesure que le liquide frein est r introduit les 25 Chapitre II Le syst me de freinage ABS roues commencent ralentir une vitesse optimale Si les roues sont sur le point de bloquer le module de commande lectronique des freins passe en phase de maintien de pression
20. 2 2 ed a bes aies idee ee de I 4 Les inconv nients du frein classique 2 LS L n cessit du freinage ABS sens uma een tuba miemen L TEND SR Sn mea nee Rec EON ai LOT D TMTIONE SES nu eh re eue dr LOZO BTS LA OR e a E E O AEOS I 6 3 Le principe de fonctionnement du frein ABS LOTEA ouli Oie De deteste eee tes Les types de regulates ais et nana BY L s actions des r gulateurs ss 17 Methode d T SO MON er lotion CHAPITRE II LE SYSTEME DE FREINAGE ABS OO TA EONS OEE N ED EA A eo E E E E ee etes E N S Mo Lescomposants du Syste ME ee a E EEE a Bo tier de commande lectronique ECU D Ensemble MOAICUL SL a o aY c Capteurs de vitesse deS TOURS cas torse iii ere a TO MORAD ee ed dia A di dde E4 Principe de TOnRCHONNeIMENE sin asile a siret HA1 Fremase en mode normal ali nds lisent IT 4 2 Freinage en mode antiblocage IL 4 2 1 Phase de maintien de la pression II 4 2 2 Phase de diminution de la pression I1 4 2 3 Phase d augmentation de la pression IT 4 2 4 Phase de desserrage des freins II 5 Diff rents types de montage de L ABS CHAPITRE MI LA REGULATION THEORIQUE ET PRATIQUE II 1 Introduction II 2 Choix du sens d action du r gulateur IIL 3 R le des actions dans la boucle ferm e IIT 3 1 R le de l action proportionnelle P III 3 2 R le de l action Int grale IIL 3 3 R l
21. S Mode de Ir mmase Normal aeea Li ee cents 22 Fis 9 Phase de mantien de Ta presSl0M a8 si lon nain 24 Fig IL 10 Phase diminution de la pression 25 Fig IL 11 a Dispositif 4 canaux 4 capteurs 27 Fig II 11 b Dispositif 3 canaux 3 capteurs 27 Fig IL 11 c Dispositif 3 canaux 4 capteurs strat gie 21 Fig IT 1 Test en asservissement sur un proc d instable P 29 Fie 2a Sch ma d Controleur CP se toi ah 30 Fig II 2 Test en asservissement sur un proc d instable PT 31 Fe LES a Schema de controleur PID ss ennemie 31 Fig II 3 Test en asservissement sur un proc d instable PID 32 Frs TLA Exemple deresulition HO een amant 36 F9 ES a Traitement MOm ciran T NSS 37 ES TES D Fou Ore er a O cnue e 37 Fio MES e Fou mde uresen E a r E 37 Fiss IV Modele Au vehicule mimesi arsar E EEN 38 Fig IV 2 Coefficient de frottement u en fonction du taux de glissement 42 Fig IV 3 Sch ma de principe de syst me d asservissement 42 Fig IV 4 Les quations dynamiques du v hicule 45 Fig IV 5 Sous programme de taux de glissement 45 Fig IV 6 Sous pr
22. a vitesse du v hicule s est annul e apr s un temps plus grands 8 5 secondes que pour la route s che La distance d arr t a t augment e 136 m au lieu de 90 m La roue s est bloqu e apr s 0 13 secondes au lieu de 0 2 secondes Le taux de glissement a atteint la valeur du 1 apr s 0 13 secondes 56 Chapitre V R sultats et discussion V 4 Les r sultats de syst me des quations dynamique avec contr leur V 4 1 Contr leur P Les figures V 4 a b c d montrent qui gr ce l utilisation du contr leur P e La distance de freinage est r duite 61m Fig V 4 a e La vitesse lin aire atteint la valeur 0 3 8 s au lieu de 5 7s e Le taux de glissement qui atteint la valeur maximal 1 sans contr leur est r duit 0 27 valeur maximale Id al demande par l ABS est 0 2 e La vitesse angulaire de rotation F1g V 4 d de la roue s annule 3 8 s au lieu de 0 2 s sans contr leur La distance x Temps t Fig V 4 a Distance de freinage avec contr leur P 57 Chapitre V R sultats et discussion m s route s che avec controleurs vitesse lineaire Temps t Fig V 4 b Vitesse lin aire du v hicule avec contr leur P route s che avec controleurs Glissement 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 Temps t Fig V 4 c Taux de glissement du v hicule avec contr leur P 58 Chapitre V R sultats et discussion rad s route s che avec controleurs vitesse angulaire W
23. aleur n gative soit sur un front changement de signe du signal Une option sp cifique du trigger permet de d clencher l ex cution d un bloc sur un signal de type function call Cette option permet un bloc celui qui met le signal de demander l ex cution du bloc trigg comme pour un appel de sous programme Le trigger est un apport important des derni res versions de Simulink car par ce biais 1l est possible de sp cifier la fr quence d ex cution d un bloc en connectant son entr e trigger la sortie d un g n rateur d impulsions discr te pulse g n rateur configur sur la fr quence recherch e c est une mani re de sp cifier des contraintes de cadence sur les blocs 14 Chapitre II Le syst me de freinage ABS CHAPITRE II LE SYSTEME DE FREINAGE ABS II 1 Introduction Le but de ce chapitre est de d finir le frein ABS ainsi que le principe de fonctionnement II 2 Le frein ABS Le syst me ABS Anti Locke Brake System se d finir comme un syst me qui permet d viter le danger d instabilit lors du freinage brusque face a un obstacle L objectif principale de l ABS est d viter le blocage des roues du a un freinage excessif durant une man uvre de freinage L importance d vites le blocage des roues est double La stabilit du v hicule est maintenue ou encore maitris e par le conducteur S1 cette stabilit de direction n est pas produite l accident ou percute
24. at ferm L action int grale est utilis e lorsqu on d sire avoir en r gime permanent une pr cision parfaite en outre elle permet de filtrer la variable r gler d o l utilit pour le r glage des variables bruit es telles que la pression Action D L action D riv e en compensant les inerties dues au temps mort acc l re la r ponse du syst me et am liore la stabilit de la boucle en permettant notamment un amortissement rapide des oscillations dues l apparition d une perturbation ou une variation subite de la consigne Dans la pratique l action d riv e est appliqu e aux variations de la grandeur r gler seule et non de l cart mesure consigne afin d viter les coups dus une variation subite de la consigne L action D est utilis e dans l industrie pour le r glage des variables lentes telles que la temp rature elle n est pas recommand e pour le r glage d une variable bruit e ou trop dynamique la pression En d rivant un bruit son amplitude risque de devenir plus importante que celle du signal utile 101 R gulateur logique floue La logique floue dans la plupart des applications actuelles permet de prendre en compte toutes sortes de connaissances qualitatives de concepteurs et d op rateurs dans l automatisation des syst mes 12 Chapitre I Bibliographie Elle suscite en France un int r t m diatique depuis le d but des ann es 90 Les nombreuses applications dans l lectr
25. blioth que de blocs pr d finis gain int grateur filtre comme les outils de C A O int grent des biblioth ques de composants comme pour les outils de C A O il est possible de construire hi rarchiquement de nouveaux blocs soit en utilisant des blocs existants soit en cr ant de nouveaux blocs partir de fonctions Matlab enfin les nouveaux blocs cr s par les utilisateurs peuvent tre regroup s dans des librairies pouvant tre r utilis es dans d autres applications 13 Chapitre I Bibliographie valve timing tank speed rad sec Engine radis Speed Throttle Ang throttle Mass Airflow Rate degrees Engine Speed N Vehicle Dynamics Throttle amp Manifold Intake throttle deg purple Drag Torque load torque Nm yellow Fig 1 5 Exemple de mod le SIMULINK Les derni res versions de Simulink int grent une nouvelle fonctionnalit importante pour la sp cification des syst mes temps r el les triggers L association d un trigger un bloc Simulink ajoute une entr e celui ci L ex cution du bloc peut alors tre contr l e par un signal connect cette nouvelle entr e Selon la configuration du trigger l ex cution peut tre d clench e soit sur un front montant la valeur du signal passe d une valeur n gative une valeur positive soit sur un front descendant la valeur du signal passe d une valeur positive une v
26. de diminution de pression et d augmentation de pression Ces cycles de commande maintien diminution et augmentation surviennent par intervalles de millisecondes ceci permet que plusieurs cycles surviennent par seconde qu on appelle fr quence IL 4 2 4 Phase de desserrage des freins la fin de l arr t d un freinage antiblocage lorsque le conducteur rel che la p dale de frein la pompe de recirculation continue de fonctionner pendant une courte p riode pour permettre tout liquide frein emmagasin dans l accumulateur de d pressurisation de s en chapper mesure que le liquide s coule et retourne au r servoir du ma tre cylindre la tension du ressort dans l accumulateur de d pressurisation pousse le piston sa position initiale Et enfin l lectrovanne de maintien de pression cesse de fonctionner et le liquide s coule par l orifice de maintien de pression vers le r servoir du ma tre cylindre Lors du freinage en mode antiblocage 01 le conducteur sentira des vibrations sur la p dale de frein ou une perte de fermet de la p dale Il s agit d une situation normale et pr vue en mode antiblocage II 5 Diff rents types de montage de L ABS Les trois principaux syst mes d ABS existant actuellement suivant le nombre de canaux et de capteurs sont repr sent s sur la figure ci dessous 02 Dispositif 4 canaux 4 capteurs Le contr le ind pendant des 4 roues peut entra ne
27. de l espace tat de l quation ci dessus est pr sent ci dessous L tat des syst mes variables sont Taux de glissement LU Coefficient de frottement X Distance d arr t X V Vitesse du v hicule X3 taux de glissement Les variables sont ee IV 7 LE x 7 y IV 8 gt uKR 1 X R R A a IV 9 X M J J X En contr lant la couple de freinage u dans les tests de simulation pour valuer la performance de frein ABS en utilisant les diff rentes m thodes de contr le IV 2 Formulation du probl me La relation du coefficient de frottement u en fonction du taux de glissement de la roues fournit les explications du frein ABS pour maintenir le v hicule en stabilit et la dirigeabilit et produira une distance courte de freinage et l arr t du v hicule que ceux de frein usuel sans ABS le coefficient de frottement peut varier dans une large plage qui d pend de facteurs comme a les conditions de la surface de la route s che ou humide b angle lat ral du pneu glissement angle pneu c Marque des pneus pneu t pneu hiver 41 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS d La vitesse du v hicule e Le taux de glissement entre le pneu et la route Le mod le de frottement utilis dans 05 est utilis 1c1 Il donne la valeur du coefficient de frottement en fonction de la vitesse lin aire et de taux de glissement HA Vg ele Pe
28. de prendre en compte toutes sortes de connaissances qualitatives de concepteurs et d op rateurs dans l automatisation des syst mes On prendra les valeurs qui nous int ressent pour les classifier de mani re floue Par exemple si l on cherche d finir une temp rature on peut avoir les classes suivantes avec leur recouvrement possible Haute 20 37 58 76 Temp rature Fig IIT 4 Exemple de r gulation flou Ainsi une taille de 25 sera consid r e comme basse 70 et moyenne 30 Ainsi une information g n re plusieurs appartenances Nous allons ensuite associer ces informations 37 Chapitre III La r gulation th orique et pratique avec des r gles de d cisions SI A ET B ALORS C A et B repr sentant des ensembles flous et C une d cision La qualit de la d cision C d pendra des valeurs d appartenance aux ensembles A et B Plusieurs r gles d inf rences pourront tre valid es en m me temps chacune tant entach e d une qualit Ensuite on prendra une d cision en associant toute les d cisions obtenues en faisant jouer les diff rentes r gles On obtient donc le sch ma Fig IIT 5 a Traitement flou Les r gulateurs flous vont pouvoir se positionner soit pour piloter directement le proc d flou direct Proc d Fig IIL 5 b Flou direct soit pour proposer une consigne optimis e une boucle PID classique flou indirect Contr leur
29. e 10 Chapitre I Bibliographie L 6 4 La r gulation La r gulation est au c ur de toutes les actions conduire de voiture r gler la temp rature de sa douche le matin r aliser une recette de cuisine La r gulation ou asservissement consiste agir de fa on ce que une mesure soit gale une consigne Si l on cherche atteindre une consigne de position ou de temp rature on parlera de poursuite ou asservissement si l on cherche liminer des perturbations pour qu une valeur reste constante ex garder la temp rature int rieure de la voiture constante quelle que soit la temp rature ext rieure on parlera de r gulation L industrie utilise foison des syst mes d asservissement ou de r gulation que ce soit pour g rer le d bit d un fluide dans une conduite la temp rature d un produit la hauteur d un niveau de cuve Historiquement les r gulateurs n taient pas int gr s dans l unit centrale des Automates Programmables Industriels mais se pr sentaient sous forme de modules autonomes g rant leur environnement propre acquisition calcul commande 10 De plus en plus les automates int grent les r gulateurs au sein de l unit centrale Soit sous la forme de module autonome mulant un r gulateur externe au sein de UC vitant ainsi la redondance de c blage qu imposait l utilisation de r gulateur externe soit sous la forme de blocs primitifs int grable
30. e de l action d riv e II 4 M thodes de r glage des actions III 4 1 M thode par approches successives IIT 4 2 M thode n cessitant identification du proc d IIT 4 3 M thodes de Ziegler et Nichols ZN a M thode de la r ponse indicielle b M thode du point critique CHAPITRE IV FORMULATION DU MODELE PAR SIMULINK 24 25 25 26 26 IV INTOACUONR nr Sent ee de ddr conduire 39 IV 2 Formu laton d pro Dle Me du int dense sales 41 IV Syse me d CONME aeaii E a once 43 IV 3 1 Contr le r action proportionnelle de type P 44 IV 3 2 contr le Commentaires Proportionnelle d riv e PD type 44 IV 3 3 contr le Proportionnelle int gr PI type 45 IV 3 4 contr le Proportionnelle int grale D riv e PID type 45 IV 4 Mod le Simulink du v hicule trimestre 45 IV 4 1 Cr ation des sous programmes 46 IV 4 2 Le mod le SIMULINK du v hicule sans contr leurs 47 IV 4 3 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur P 48 IV 4 4 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur PD 49 IV 4 5 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur PI 49 IV 4 6 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur PID
31. e de taux de glissement Le taux de glissement calcul dans l quation IV 9 peut tre form en sous programme qui repr sent dans la figure IV S x taux de glissement Th sous programme de taux de glissement Fig IV 5 Sous programme de taux de glissement e Sous programme de coefficient de frottement Le coefficient de frottement u calcul dans l quation IV 10 est form dans un sous programme figure IV 6 46 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS frottement sous programme de coefficient de frottement Fig IV 6 Sous programme de coefficient de frottement IV 4 2 Le mod le SIMULINK du v hicule sans contr leurs En fait la combinaison des sous programmes et la mod lisation des quations restantes dans le mod le Simulink nous obtenons un mod le Simulink complet du v hicule trimestre au cours de freinage en ligne droite sans contr leur que le montre la figure IV 7 File Edit View Simulation Format Tools Help gt a Step Angular acil w wheel rotational speed gt ps gt Stop Simulation WX CUVE x Integrator1 stopping distance slip curve Ready 100 7 E lode45 Constant Relational Operator 04 08 23 06 2012 Fig IV 7 Mod le de quart du v hicule sans contr leurs 47 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS IV 4 3 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur prop
32. e et le d rapage du v hicule e La perte de la dirigeabilit du v hicule e L augmentation de la distance de freinage e L usure des pneumatiques Chapitre I Bibliographie I 5 La n cessit du freinage ABS Pour rem dier aux inconv nients du frein classique 1l est invent 1977 en Allemagne par Bosch Le frein ABS 04 Le frein ABS r pond aux questions pr c dents par e La r gulation de freinage doit prendre en compte extr mement rapidement les Variations d adh rence de la chauss e Par exemple sur une route s che avec des plaques de verglas par endroits la dur e d un blocage ventuel des roues doit tre suffisamment courte pour que la stabilit et la maniabilit ne s en trouvent pas affect es e En phase de freinage ABS la stabilit du v hicule et la dirigeabilit doivent tre assur es aussi bien lors d une mont e lente de la pression de freinage jusqu au blocage que lors d une mont e de pression brutale pour un freinage d urgence e La r gulation de freinage doit fonctionner sur toute la plage de vitesse du v hicule e Les couples de lacet rotation autour de l axe vertical du v hicule in vitables en phase de freinage sur une chauss e pr sentant des coefficients d adh rence gauche droit diff rents doivent appara tre suffisamment lentement pour que le conducteur puisse les compenser avec la direction e La diminution du risque d accident e Lors d un freinage en virage a
33. e r glable Dans tous les algorithmes PID la d riv e est filtr e mais la valeur du filtre gain transitoire est rarement r glable sur les r gulateurs monoblocs elle l est parfois sur les modules PID des syst mes num riques Dans le cas d un signal de mesure bruit la d riv e amplifie le bruit ce qui rend son utilisation d licate ou impossible 32 Chapitre II La r gulation th orique et pratique La solution ce probl me consiste soit filtrer le signal de mesure soit utiliser un module de d riv e filtr e avec un gain transitoire r glable Dans tous les algorithmes PID la d riv e est filtr e mais la valeur du filtre gain transitoire est rarement r glable sur les r gulateurs monoblocs elle l est parfois sur les modules PID des syst mes num riques II 4 M thodes de r glage des actions Avant de commencer les r glages d une boucle de r gulation 1l faut s assurer que le sens d action du r gulateur est correct Nous rappelons que quelle que soit la m thode de r glage utilis e les r glages ne sont adapt s qu au point de fonctionnement Il existe diff rentes m thodes de r glage des actions d un r gulateur P I D suivant le type de proc d et les contraintes de fabrication on choisira l une des m thodes III 4 1 M thode par approches successives Elle consiste modifier les actions du r gulateur et observer les effets sur la mesu
34. ement du fait que le proc d est lui m me int grateur Dans ce cas l action int grale donne une r ponse plus rapide qu en r gulation action proportionnelle seule IIL 3 3 R le de l action d riv e Le r le de l action d riv e est de compenser les effets du temps mort retard du proc d Elle a un effet stabilisateur mais une valeur excessive peut entra ner l instabilit i C s CP Fonction de Transfert E a I S S OL 2 l 4 1 s DL ats Hes 5 Consigne Erreur Commande Mesure x i I H i a i i i Correcteur PID Fig II 3 a Sch ma de contr leur PID 15 31 Chapitre III La r gulation th orique et pratique Son r le est identique quelle que soit la nature du proc d La sortie du d rivateur est proportionnelle la vitesse de variation de l cart Notons que l action d riv e ne peut pas tre utilis e seule L tude de l action d riv e sur un syst me stable est donn e par les figures suivantes pour un test en asservissement et un autre en r gulation Q 0 8 J 1 5 7 2 6 5 6 Time acs Fig I 3 b Test en asservissement sur un proc d instable PID Dans le cas d un signal de mesure bruit la d riv e amplifie le bruit ce qui rend son utilisation d licate ou impossible La solution ce probl me consiste soit filtrer le signal de mesure soit utiliser un module de d riv e filtr e avec un gain transitoir
35. er la pression de freinage exerc e par le conducteur Le module de commande lectronique des freins applique une tension au sol no de de l lectrovanne de maintien pour fermer l lectrovanne de maintien de pression Cette action emp che qu une pression de freinage additionnelle soit exerc e par le conducteur et atteigne la roue Lorsque l lectrovanne de maintien de pression est ferm e des augmentations additionnelles de pression de freinage ne sont pas possibles Fig II 9 Phase de maintien de la pression 02 IL 4 2 2 Phase de diminution de la pression Une fois la pression maintenue elle peut tre r duite pour permettre le roulement des roues nouveau La diminution de pression se fait en d chargeant une partie de la pression du liquide frein dans un accumulateur de d pressurisation Le module de commande lectronique des freins alimente le sol no de de l lectrovanne de 24 Chapitre II Le syst me de freinage ABS diminution de pression pour l ouvrir permettant au liquide des roues d tre d charg dans l accumulateur de d pressurisation De tr s courtes impulsions d activation ouvrent et ferment le passage de l lectrovanne de diminution de pression pour moduler cette action La pression de freinage est ainsi diminu e au niveau de la roue concern e et permet celle ci de recommencer rouler normalement Le liquide frein emmagasin dans l accumulateur de d pressurisation
36. esse d impact Si le v hicule suiveur en est aussi quip la distance et la vitesse de rapprochement des deux v hicules sont constamment mesur es En cas de vitesse diff rentielle trop lev e une alarme visuelle est d clench e et la moindre action sur les freins active le freinage d urgence assist 091 En 2004 l usine Biria situ e Neukirch Lausitz pr s de Heidelberg en Allemagne monte le premier syst me ABS sur un v lo Depuis 2004 la l gislation europ enne impose l quipement en s rie de l ensemble des nouvelles voitures commercialis es dans l Union En 2005 le syst me ABS Plus quipe le mod le Mercedes Benz Classe S W221 L 6 3 Le principe de fonctionnement du frein ABS Le principe de fonctionnement est simple un calculateur lectronique g re un bloc d lectrovannes sur le circuit de freinage et surveille individuellement la rotation de chacune des roues l aide d un capteur implant sur chacune d elles Si le calculateur d tecte le blocage ralentissement significatif par rapport aux autres roues d une roue le frein de celle c1 est rel ch imm diatement sans que le conducteur n ait modifier son action sur la p dale de frein Le calculateur va permettre la pression de freinage la plus forte possible tout en vitant un blocage des roues Le but principal de l ABS est de permettre de garder le v hicule man uvrable lors d un freinage d urgence et de r duire la distance de freinag
37. frein disque montage rigide b Les montages flottants Dans un premier temps la plaquette est pouss e par le piston contre le disque Dans un deuxi me temps le piston ne pouvant plus avancer c est l trier qui se d place par rapport la chape et qui vient appliquer la 2 me plaquette contre le disque 07 Plaquettes DE E Porte moyeu Fig I 2 b frein disque montages flottants Chapitre I Bibliographie I 3 2 Les freins tambour Le frein tambour est constitu d un cylindre au sein duquel des m choires munies de garnitures s cartent pour r aliser le freinage et d un syst me de compensation d usure L cartement est r alis gr ce une came 07 Les m choires reviennent en position gr ce un ressort Ressort de rappel Cylindre de roue des segments a NN __ Biellette de frein i R main Levier de rattrapage F17 de jeu REDS YEA Segment secondaire ER ou tendu Segment comprime 7N Levier de frein main TX Ressort de levier de rattrapage de jeu Ressort de maintien des segments Fig 1 3 frein tambour I 4 Les inconv nients du frein classique Probl mes surgissant lors d un freinage de secours dans le syst me de freinage classique Quand le conducteur actionne trop fortement la p dale de frein de son v hicule la suite d un danger 04 les roues se bloquent Cela provoque e La perte de la stabilit directionnell
38. hapitre V R sultats et discussion CHAPITRE V RESULTATS ET DISCUSSIONS V 1 Introduction Ce chapitre d crit les sorties calcul es sans et avec contr leurs P PI logique flou du v hicule en freinage de glissement V 2 Param tres d entr e utilis e Pour simuler la performance des diff rents param tres du v hicule avec et sans syst me de contr le en vertu de freinage en ligne droite des param tres d entr e suivants sont consid r s comme 5 R 0 33 m m 342 ko J 1 13 kgm o 9 81 m s Moment de freinage maximale Tb 1200 nm Vitesse lin aire initiale Vx 27 78 m s 100 kilom tres par heure Vitesse de rotation initiale 27 78 0 33 84 18 rad s a 0 2 K 10000 K 80000 51 Chapitre V R sultats et discussion V 3 Les r sultats de syst me des quations dynamique sans contr leur e Route Asphalte s che Les figures V 1 a b c d montre le comportement des param tres du v hicule durant un freinage de glissage de direction droite sans aucun contr leur Distance Vitesse Vx route s che sans controleurs 100 80 60 40 20 0 Temp Fig V 2 a Distance de freinage m s route s che sans controleurs 30 Temp Fig V 2 b Vitesse lin aire du v hicule 52 Chapitre V R sultats et discussion rad s route s che sans controleurs Vitesse angulaire W Temp Fig V 2 c Vitesse angulaire de rotation de la roue route s che sans c
39. inaire type P PD PI PID est le contr leurs logique flou il est alors obtenue en repense le taux de glissement d sir ABSTARCT Antilock braking systems are used in modern cars to prevent the wheels from locking after brakes are applied The dynamics of the controller needed for antilock braking system depends on various factors The vehicle model often 1s in nonlinear form Controller needs to provide a controlled torque necessary to maintain optimum value of the wheel slip ratio The slip ratio is represented in terms of vehicle speed and wheel rotation In present work first of all system dynamic equations are explained and a slip ratio is expressed in terms of system variables namely vehicle linear velocity and angular velocity of the wheel By applying a bias braking force system response is obtained using Simulink models Using the linear control strategies like P type PD type PI type PID type the effectiveness of maintaining desired slip ratio is tested It is always observed that a steady state error of 10 occurring in all the control system models Table de mati res REMERCIEMENT DEDICACES RESUME TABLE DE MATIERES LISTE DE FIGURES INTRODUCTION GENERALE nes nan cesenetenadennss CHAPITRE I BIBLIOGRAPHIE I 1 ESUE ETO IUVE E 101a MEE E EE ETE I E PE E E E A L2 Le systeme de fremage Classique sd AL A N A A E L Lesdiiierents types de HO NT ES SL LES Tre NS Tague eatro don dc nn did L32 Ees mensa tan DOUT
40. ion de la mesure suite des changements de consigne tests en asservissement ou suite des variations de grandeurs perturbatrices tests en r gulation R glage de l action proportionnelle stabiliser la mesure au point de fonctionnement Mettre le r gulateur en P seul Ti max ou n 0 et Td 0 35 Chapitre II La r gulation th orique et pratique Afficher un gain Gr faible Gr lt 1 Egaler la consigne la mesure passer le r gulateur en automatique Effectuer un chelon de consigne de 5 10 Observer l enregistrement de l volution du signal de mesure O Si elle est sur amortie ap riodique augmenter le gain Gr ou diminuer BP Si elle pr sente plus de deux oscillations diminuer le gain Gr ou augmenter BP Au cours des r glages les observations suivantes peuvent tre faites La mesure ne rejoint pas la consigne L cart diminue avec le gain mais la stabilit se d grade La r ponse s acc l re en augmentant le gain Il faut trouver un compromis entre rapidit et stabilit R glage de l action d riv e L action d riv e ne se justifie que si la mesure a un certain retard Conserver la valeur de l action proportionnelle d termin e pr c demment et l int grale minimale Afficher une action d riv e faible Td gal quelques secondes tr 3 Egaler la consigne la mesure passer le r gulateur en automatique
41. ionale Automobil Ausstellung ou IAA par la compagnie am ricaine ITT Automotives qui avait rachet Alfred Teves GmbH Et c est dans cette version du syst me que la vitesse d enfoncement de la p dale de frein est mesur e et indique un freinage d urgence probable En 1970 la Citro n SM a failli tre quip e d un ABS Teldix mais les difficult s financi res d Automobiles Citro n et le premier choc p trolier ont raison du projet d application Ce dispositif comprenait environ 1 000 composants analogiques et tait donc tr s lourd et lent au fonctionnement Gr ce la technologie num rique la quantit de pi ces pourra tre r duite 140 composants et permettra ainsi une production du syst me en s rie En 1975 Bosch ach te les brevets et licences Teldix sur l laboration d un dispositif visant viter le blocage des roues d un v hicule moteur combustion interne 13 En 1978 Bosch commercialise son ABS lectronique ABS2 et en m me temps en fait une marque d pos e Les autres quipementiers et constructeurs utiliseront le terme ABV Automatischer Blockierverhinderer Et les premiers v hicules en tre dot s en option sont les mod les allemands Mercedes classe S en octobre et BMW s rie 7 en d cembre En 1985 la Ford Scorpio est le premier v hicule en tre quip de s rie En 1988 La BMW KI est la premi re moto en tre dot en option d un syst me du fournisseur FAG
42. l d riv PD Desired glissement relative slip1 Derivative Fig IV 10 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel d riv PD IV 4 5 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur proportionnel int gral PI Le syst me est aliment par asservissement proportionnel int gral o K est le gain proportionnel K est le gain int gral Ce syst me est repr sent dans la figure IV 11 49 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS Contr leur proportionel int gral PI Desired relative slipt glissement Integrator Fig IV 11 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel int grale PI IV 4 6 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur proportionnel int gral d riv PID Par combinaison de syst mes ci dessus nous obtenons syst me de contr le de type PID o K est gain proportionnelle K4 est gain diff rentiel et Ki est le gain int gral sont utilis s Ce syst me est repr sent sur la figure IV 12 Glissement Desired relative slip Contr leur proportionel int grale d riv PID Fig IV 12 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel int grale d riv PID 50 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS IV 4 7 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur Flou Fuzzy Logic Controller Fig IV 13 Sous programme de contr leur flou Desired relative slip Fig IV 14 Mod le du v hicule avec contr leurs Flou Jl C
43. me u K e K fe dt IV 13 O K est gain int gral du r gulateur IV 3 4 contr le Proportionnelle int grale D riv e PID type En entr e PID du contr leur de syst me est l ajout d erreur gain constant K Solidaire de d erreur gain constant Ki Et diff rentielle de l erreur avec un gain constant Ka de u K e K fe dt Ka E7 III 14 Pour concevoir des syst mes de contr le ABS mentionn ci dessus les valeurs de K K et Ka de contr leur peut tre d termin e par 1 par essais et erreurs 2 Le r glage manuel 3 Simulation Les valeurs appropri es de K Ki et Ka sont calcul es en utilisant la m thode d essai et d erreur en observant tendance de la courbe des taux de glissement en fonction du temps obtenu en utilisant l outil logiciel Simulink IV 4 Mod le Simulink du v hicule trimestre Afin de mod liser l ABS avec syst me de contr leurs diff rents int grant la dynamique l quation est mod lis e dans un environnement Simulink Fig II 4 montre le sch ma synoptique de Mod le Simulink repr sentant la dynamique du v hicule au cours de freinage en ligne droite 17 45 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS Moment de freinage Fig IV 4 Les quations dynamiques du v hicule Pour mod liser ce syst me dans Simulink nous utilise plusieurs sous groupes pour viter toute confusion IV 4 1 Cr ation des sous programmes e Sous programm
44. ment d obstacle est in vitable Deuxi mement La distance d arr t du v hicule pendant le freinage est r duite cela est du a ce que la force de freinage entre le pneu et la route atteint son maximum qui minimis ainsi la distance d arr t Pour atteindre ces importants objectifs de conduite sans danger le syst me ABS utilise des contr leurs des capteurs de vitesse aux roues et des composants de frein auxiliaire comme l indique la figure II 1 15 Chapitre II Le syst me de freinage ABS Fi ABS Dynamique Dynamique des roues du V hicule M odulateur X A Contr leur Fig II 1 Sch ma da L ABS 17 II 3 Les composants du syst me Le syst me de freinage hydraulique est constitu des composants suivants a L unit de contr le lectronique ECU b Le modulateur de pression c Capteurs de vitesse des roues d T moin ABS a Bo tier de commande lectronique ECU Le calculateur re oit des informations des capteurs de vitesse de roues et du contacteur stop p dale pour faire la diff rence entre un glissement au freinage et un glissement au d marrage 08 Il re oit galement une alimentation lectrique et une mise la masse l En retour il pilote les lectrovannes le voyant de contr le au tableau de bord et le relais de la pompe de r injection A la mise du contact il effectue un autodiagnostic du dispositif Si un d faut du syst me appara t en roulage le voyant
45. n e acad mique 2009 2010 04 R paration et entretien du circuit de freinage ABS et ASR secteur r paration des engins moteur Sp cialit MMEEA Niveau technicien sp cialise 05 A B Sharkawy Genetic fuzzy self tuning PID controllers for antilock braking systems Engineering Applications of Artificial Intelligence vol 23 pp 1041 1052 2010 06 Tianku Fu modeling and performance analysis Of abs systems with nonlinear control Edition Eyrolles 1997 07 www seneauto com docs freinage pdf S n gal Le Freinage 08 Meritor WABCO Manuel d entretien MM 0677FC Syst mes de freinage hydraulique ABS pour camions autobus et autocaravanes Publi 09 07 09 fr wikipedia org wik1 Antiblockiersystem 10 Intersection Le magazine Schneider Electric de l enseignement technologique et professionnel juin 2004 Bibliographie 12 Pacejka H B and Sharp R S Shear force cievelopment by pneumatic tire in steady state conditions a reviav of rnodeling aspects Vehicle System Dynarnics Vol 20 1991 13 O keefe P J Tande antilock system for air braked vehicles SAE Technical Paper 770662 1977 14 simulink stateflow technical examples Using Simulink and Stateflow in Automotive Applications 15 Henri Bourl s Syst mes lin aires De la mod lisation la commande Herm s Science 2006 510 p 16 Prof F Mudry Ajustage des Param t
46. n dans le cylindre et donc d freine la roue Les lectrovannes sont constitu es d un bobinage aliment et mises la masse par le calculateur L intensit travers e est fonction du d placement souhait du noyau piston La course de celui ci est de quelques dixi mes de millim tres Les lectrovannes peuvent tre au nombre de 3 ou 4 03 Cylindre r cepteur Fig II 4 lectrovanne en repos 02 __ L l ment de pompage Le dispositif de freinage utilise comme source de pression la haute pression fournie par une pompe hydraulique La pression de freinage est dans tous les cas proportionnelle l action de l utilisateur sur la p dale de frein Cette pompe hydraulique et lectrique d livre une pression r gul e par deux manocontacts entre 160 et 180 bars l D s que la pression descend au dessous de 80 bars les manocontacts alertent le calculateur que la pression est trop faible Celui ci par l interm diaire d un relais alimente la pompe en nergie lectrique 03 l Un accumulateur sph re permet de constituer une r serve de pression Fig II 5 Pompe hydraulique 03 18 Chapitre II Le syst me de freinage ABS c Capteurs de vitesse des roues Capteur douille moul e Lit la vitesse d une roue dent e mont e sur le moyeu de la roue du v hicule Produit une tension finale proportionnelle la vitesse de la roue Capteur tige polaire orthographe Fig IL 6 a
47. ogramme de coefficient de frottement 46 Fig IV 7 Mod le de quart du v hicule sans contr leurs 46 Fig IV 8 Mod le de quart du v hicule sans contr leurs modifi 47 Fig IV 9 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel P 48 Fig IV 10 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel d riv PD 48 Fig IV 11 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel int grale PT 49 Fig IV 12 Mod le du v hicule avec contr leurs PID 49 Fig IV 13 Sous programme de contr leur flou 0 50 Fig IV 14 Mod le du v hicule avec contr leurs Flou 50 PoV zak Distance d enile usns a Lun Near 52 Pis V22b Vitesse Hnede du Y MEN Rated es 52 Fig V 2 c Vitesse angulaire de rotation de la roue 53 Es V2 TauR d ShSS MENE nn ile S E oo 53 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Na 4 DiISTanee CE OA Se be tee er E 54 V 3 b Viesse Inear du V nIQul ss a Rene nl 55 V 2 c Vitesse angulaire de rotation de la roue 55 VED Tir dee USSE MeN sses a ei oct 56 V 4 a Distance de freinage avec contr leur P
48. om nager et l lectronique grand public r alis es notamment au Japon en ont t l l ment d clenchant Machines laver sans r glage cam scopes anti boug et de nombreuses autres innovations ont fait conna tre le terme logique floue un large public Dans l automobile les transmissions automatiques les contr les d injection et d anti chquetis l air conditionn sont r alis s sur des v hicules de s rie gr ce la logique floue I 7 M thode de r solution On utilise surtout le SIMULINK pour la r solution de ce probl me de dynamique avec plusieurs variables qui sont Le taux de glissement le frottement la vitesse lin aire du v hicule la vitesse de rotation de la roue 1 7 1 SIMULINK Simulink est une interface graphique permettant de d crire des graphes flots de donn es dont les blocs sont des fonctions d crites avec Matlab 14 Ces graphes sont proches de la repr sentation sch ma bloc utilis g n ralement par l automaticien pour repr senter les lois de commande d un syst me automatis fig I 5 Il permet de sp cifier et param trer rapidement un prototype gr ce des simulations prenant la fois en compte le comportement continu du processus et le comportement discret du syst me temps r el vitant ainsi de longues phases de tests Son utilisation est proche de celle des outils de C A O pour la conception des syst mes lectroniques il int gre une importante bi
49. onnement hydraulique ce syst me permit aux avions d atterrir sans d rapage sur leurs couloirs ce qui n tait pas le cas du syst me de freinage m canique qui tait utilis 06 En 1928 l allemand Karl Wessel obtient une licence pour la conception d un dispositif de freinage d urgence pour l automobile mais ses travaux ne d passent pas le stade de l tude C est en 1936 que na t l id e d un syst me de freinage ABS avec Bosch qui d pose un brevet d invention pour un tel dispositif 12 Dans les ann es 1960 les travaux de recherche et d veloppement pour des applications de l ABS l automobile red marrent Heidelberg dans la soci t Teldix contraction de Telefunken et Bendix soci t s partenaires du projet En 1966 la premi re voiture pourvue d un ABS m canique est la Jensen FF quip e d un ABS de type Dunlop Maxaret La soci t Bendix qui cherchait commercialiser ce dispositif avait fait r aliser un film de promotion Le r alisateur en tait Claude Lelouch le pr sentateur Michel Drucker et le cascadeur n tait autre que R my Julienne Le titre du film tait L Arr t et comportait quelques Chapitre I Bibliographie tr s belles images comme celles qui montraient comment l homme montant un cheval cru sans renne parvenait stopper celui ci En 1969 la premi re g n ration d un syst me antiblocage contr l lectroniquement est pr sent e au Salon de l automobile de Francfort Internat
50. ontroleurs Glissement Temp Fig V 2 d Taux de glissement Les figures ci dessus sont trac es pour la vitesse angulaire de rotation de la roue la distance d arr t au cours du freinage X la vitesse lin aire du v hicule Vx et le taux de glissement en fonction du temps 53 Chapitre V R sultats et discussion Il est montr que varie de 0 1 depuis l application du frein jusqu l instant d arr t des roues Pour l arr t de la roue blocage en 0 2 secondes Figure c la distance d arr t en 90m Figure a aux lieux apr s 5 7 secondes Cela indique que la roue a t bloqu e rotation nulle avant que le v hicule ne s arr te Cela signifie que le contr le du v hicule a t perdu apr s 0 2 secondes due a blocage de la JOUE e Route mouill Les figures V 2 a b c d montrent les comportement du v hicule pour une route mouill e m route mouill e sans controleurs Distance x Temps t Fig V 3 a Distance de freinage 54 Chapitre V Vitesse Vx 30 vitesse angulaire W R sultats et discussion m s route mouill e sans controleurs Temps t Fig V 3 b Vitesse lin aire du v hicule route mouill e sans controleurs 100 rad s Temps t Fig V 2 c Vitesse angulaire de rotation de la roue 55 Chapitre V R sultats et discussion route mouill e sans controleurs Glissement Temps t Fig V 1 d Taux de glissement L
51. ortionnel P Le Mod le Simulink dans la figure IV 7 est modifi pour l utiliser comme un sous programme du syst me de contr le Figure IV 8 pr sente la version modifi e dans laquelle une bo te de SOMME est ajout entre la borne d entr e qui est de commande de couple u et de couple de freinage Tb Ainsi le couple total T entr e roue est T u Tb IV 15 W controlp ABS FX File Edit View Simulation Format Tools Help D eag B o eT b f10 0 Normal Mahing RAE lt e ne Angular acil w wheel rotational speed gt pos Stop Simulation Constant Relational Operator f e 0 El wt B ratori stopping distance E taux de glissement slip curve taux de gliss 11 taux de gliss Fig IV 8 Mod le de quart du v hicule sans contr leurs modifi Le sous programme de la figure IV 8 est utilis pour le contr leur proportionnel P dans la figure V 9 avec un gain K 48 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS glissement Desired relative slip taux de gliss Contr leur proportionel P Fig IV 9 Mod le du v hicule avec contr leurs proportionnel P IV 4 4 Le mod le SIMULINK en utilise le contr leur proportionnel d riv PD Dans ce cas le syst me est aliment par asservissement proportionnel d f rente O K est gain proportionnel et K est le gain diff rentiel Ce syst me est repr sent sur la figure IV 10 Contr leur proportione
52. ovanne de maintien de pression reste ferm e pour permettre la vitesse de la roue de se r tablir du blocage Sixi me tape Une fois le v hicule r tabli la tendance au blocage l lectrovanne de maintien de pression s ouvre momentan ment par impulsion pour permettre la pression du ma tre cylindre et la pression de la pompe de recirculation d atteindre les freins La pression modul e continue d augmenter jusqu ce que la roue soit une puissance de freinage optimale ou jusqu ce que la pression de freinage gale la pression de sortie du maf ftre cylindre Le syst me de freinage antiblocage permet au liquide 23 Chapitre II Le syst me de freinage ABS frein de s couler jusqu la roue de g n rer de la pression et d essayer de forcer un autre d part en r p tant les tapes 3 6 d v nements Les paragraphes suivants d crivent de mani re d taill e les diff rentes phases en mode de freinage antiblocage IL 4 2 1 Phase de maintien de la pression La phase de maintien de la pression survient lorsque le conducteur exerce une pression excessive sur la p dale de frein par rapport la situation causant la d c l ration des roues une vitesse qui exc de la capacit du v hicule 01 Si l information transmise par les capteurs de vitesse de roue indique une d c l ration de roue excessive blocage imminent la premi re tape de la s quence antiblocage consiste isol
53. r VSS pour y d celer une ventuelle d c l ration rapide Si le syst me de freinage antiblocage n est plus autoris pour une raison quelconque le conducteur pourra toujours se servir de ses freins en mode de fonctionnement normal Les lectrovannes de maintien de pression normalement ouvertes et les lectrovannes de diminution de pression normalement ferm es resteront ouvertes 21 Chapitre II Le syst me de freinage ABS dans ces positions afin de permettre la pression du liquide frein d tre transmise aux roues Le syst me de freinage antiblocage ne fonctionne pas en l absence de blocage de roue Le v hicule doit rouler une vitesse d au moins 10 km h environ pour que le syst me de freinage antiblocage fonctionne IL 4 2 Freinage en mode antiblocage Le syst me de freinage antiblocage v rifie les signaux d entr e des capteurs de vitesse des roues avant et ceux du calibrateur de vitesse du v hicule et commande les changements de pression hydraulique de chaque roue jusqu ce que le v hicule soit compl tement immobilis 01 ou jusqu ce que le conducteur ait rel ch la p dale de frein 1 Cible 2 Capteur de vitesse 3 Cylindre de frein de roue 4 Groupe hydraulique 5 Electrovanne 6 Accumulateur 7 Pompe de retour 8 Ma tre cylindre de frein 9 Calculateur lectronique Fig II 8 Mode de freinage normal 02 Le syst me fonctionne en utilisant les proc d s suivants e phase de main
54. r l apparition de moments de lacet importants peu favorables au contr le directionnel ana Fig IL 11 a Dispositif 4 canaux 4 capteurs 02 26 Chapitre II Le syst me de freinage ABS Dispositif 3 canaux 3 capteurs l Train arri re contr l par la vitesse moyenne du train arri re G n ralement adopt sur pick up Fig IL 11 b Dispositif 3 canaux 3 capteurs I Dispositif 3 canaux 4 capteurs strat gie R sultat assez semblable aux 4 canaux 4 capteurs si strat gie a rs Fig IL 11 c Dispositif 3 canaux 4 capteurs strat gie 21 Chapitre II La r gulation th orique et pratique CHAPITRE III LES CONTROLLEURS LINEAIRES ET LOGIQUE H i Introduction Dans ce type de r gulation l action correctrice s effectue apr s que les effets des grandeurs perturbatrices aient produit un cart entre la mesure et la consigne la valeur d erreur Cet cart peut tre galement provoqu par un changement de consigne Dans les deux cas le r le de la boucle ferm e est d annuler l cart I 2 Choix du sens d action du contr leur Le choix du sens d action du r gulateur est fonction du sens d action du r gulateur et est fonction du sens d action de l ensemble vanne positionneur et du sens de variation de la grandeur r gl e par rapport la grandeur r glant Le sens d action d un ensemble vanne positionneur est direct si la vanne
55. re enregistr e jusqu obtenir la r ponse optimale On r gle l action proportionnelle puis l action d riv e et l int grale Cette technique pr sente l int r t d tre simple et utilisable sur n importe queltype de syst me N anmoins du fait de son caract re it ratif son application devient longue sur des proc d s grande inertie IIL 4 2 M thode n cessitant l identification du proc d Si l on conna t les param tres du proc d suite une mod lisation de sa fonction de transfert r glant et si l on est en possession de la structure du r gulateur Il est alors possible de calculer rapidement les param tres de r glage qu on pourra affiner suite des essais afin d obtenir la r ponse souhait e Cette m thode n cessite un enregistreur d roulement rapide Elle est de pr f rence utilis e sur des proc d s grande inertie 33 Chapitre II La r gulation th orique et pratique IIL 4 3 M thodes de Ziegler et Nichols ZN En 1942 Ziegler et Nichols ont propos deux approches heuristiques bas es sur leur exp rience et quelques simulations pour a jus ter rapidement les param tres des r gulateurs P P I et PID 16 La premi re m thode n cessite l enregistrement de la r ponse indicielle en boucle ouverte alors que la deuxi me demande d amener le syst me boucl sa limite de stabilit a M thode de la r ponse indicielle Pour obtenir les param tres du r
56. rents qui m ont soutenu durant cetravail Enfin je ne voudrais pas non plus oublier mon fr re Zakaria pour son aide et ses orientations D dicaces DEDICACES J e d die ce m moire A mes tres chers parents qui m ont toujours soutenu et encourag Que DIEU les prot ge A mes chers fr res mine et Sid hmed A mes ch res s urs Amina H adjer et K hadidja A tous mes amis K heira merieme souhila amina fatma malika Saliha Abd El Rahm ne Ilyas Abd El Ilah Walid Yousef Ahmed et toute la promotion 2012 R sum Les syst mes antiblocage de freinage sont utilis es dans les v hicules modernes pr venir les roues de se bloquer apr s que le frein appliqu La dynamique des contr leurs requise pour l ABS d pend de plusieurs facteurs L quation dynamique du v hicule est en g n rale nom lin aire Le contr leur module le couple de freinage n cessaire pour maintenir le v hicule selon une valeur optimale du taux de glissement des roues Le taux de glissement est repr sent au terme de la vitesse de v hicule et de vitesse de rotation de la roue Dans le pr sent travail toutes les quations sont explicit es est le taux de glissement est exprim au terme de variables telles que la vitesse lin aire du v hicules et la vitesse angulaire de rotation des roues En appliquant une force de freinage la r ponse est obtenue par l utilisation de mod le SIMULINK utilisant des contr leurs l
57. res d un R gulateur PID Institut Automatisation d ndustrielle DEPARTEMENT D ELECTRICITE ET INFORMATIQUE LABORATOIRE D AUTOMATIQUE 17 PARTH BHARAT BHIVATE MODELLING amp DEVELOPMENT OF ANTILOCK BRAKING SYSTEM Bachelor of Technology B Tech In Mechanical Engineering
58. rle n IV 10 O CI est la valeur maximale de la courbe de frottement C2 les formes des courbes de frottement C3 la courbe de frottement de la diff rence entre la de valeur maximale et la valeur 1 C4 est la valeur caract ristique d humidit Il se trouve dans la gamme de 0 02 0 04s m Lorsque pour asphalte sec comme l tat de surface les param tres ci dessus sont EEE e e pet Tableau IV 1 Coefficients pour tats des routes 13 Le coefficient de frottement effectif entre le pneu et la route poss de une valeur optimale valeur particuli re du taux de glissement de la roue Cette valeur diff re selon le type de route De la figure IV 2 il est clair que pour toutes les surfaces de la route de la valeur du coefficient du frottement est optimal quand le taux de glissement de roue est d environ 0 2 pire et quand le taux de glissement de roue est gale a 1 en d autre terme quand la roue est bloqu e 0 Ainsi l objectif de l ABS contr leur est de r gler le taux de glissement de la roue 42 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS une valeur de 0 2 afin de maximiser le coefficient de frottement u pour n importe quelle surface de la route 0 0 2 0 4 0 6 0 8 Fig IV 2 Coefficient de frottement u en fonction du taux de glissement de la roue 05 IV 3 Syst me de contr le Mesur Syst me Syst me R f rence D erreur e D entr e u de So
59. rtie Capteur Sortie mesur e Fig IV 3 Sch ma de principe de syst me d asservissement 17 43 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS Ce contr leur de r troaction peut tre l un des contr leurs suivants 1 contr le proportionnel 2 contr le proportionnel d riv 3 contr le int gral proportionnel 4 proportionnelle int grale d riv e de contr le 5 contr le flou IV 3 1 Contr le r action proportionnelle de type P Dispositif de commande proportionnelle tente pour commander la sortie en appliquant l entr e du syst me qui est en proportion de l erreur mesur e e entre la sortie et la valeur de consigne u K e IV 10 O K est le gain proportionnel du contr leur e Ay IV 11 Aa La sortie est d sir de sortie et est r elle mesur e par le capteur IV 3 2 contr le Commentaires Proportionnelle d riv e PD type Ce contr leur se nourrit la fois l erreur gain constant K et la diff renciation de l erreur avec un gain constant Ka Au syst me afin de maintenir la sortie du syst me l ensemble point de u K e K4 IV 12 p 1 O Ka est le gain diff rentiel du contr leur 44 Chapitre IV Formulation et simulation du mod le ABS IV 3 3 contr le Proportionnelle int gr PI type Ici entr e au syst me est l erreur avec un gain constant K Plus l int grale de l erreur avec un gain constant K Pour contr ler la sortie du syst
60. s au sein du code au m me titre qu un bloc temporisateur Les r gulateurs permettent ainsi de lier plus simplement les parties s quentielle et continue du proc d La r gulation fait partie int grante de la qualit de production c est donc un point non n gligeable de la cha ne de valeurs d une installation a Les types de r gulateurs e R gulateur proportionnel P e R gulateur proportionnel d riv PD e R gulateur proportionnel int gral PI e R gulateur proportionnel int gral d riv PID e R gulateur logique floue 11 Chapitre I Bibliographie b Les actions des r gulateurs Action P L action Proportionnelle corrige de mani re instantan e donc rapide tout cart de la grandeur r gler elle permet de vaincre les grandes inerties du syst me Afin de diminuer l cart de r glage et rendre le syst me plus rapide on augmente le gain on diminue la bande proportionnelle mais on est limit par la stabilit du syst me Le r gulateur P est utilis lorsqu on d sire r gler un param tre dont la pr cision n est pas importante exemple r gler le niveau dans un bac de stockage Action I L action int grale compl te l action proportionnelle Elle permet d liminer l erreur r siduelle en r gime permanent Afin de rendre le syst me plus dynamique diminuer le temps de r ponse on diminue l action int grale mais ceci provoque l augmentation du d phasage ce qui provoque l instabilit en t
61. s t moins des freins e Le deuxi me autotest s effectue lorsque le v hicule atteint une vitesse sup rieure 5 km h environ ce stade le relais interne du module de commande lectronique des freins les six lectrovannes et le moteur de la pompe de recirculation sont mis en fonction et hors fonction en alternance et sont v rifi s pour s assurer de l absence de courts circuits ou de circuits ouverts noter que la pompe de recirculation produit un son lors de son fonctionnement IL 4 1 Freinage en mode normal Durant un freinage normal la pression est exerc e par l interm diaire de la p dale de frein Le liquide frein se d place du ma tre cylindre jusqu l unit de commande lectro hydraulique des freins Une fois dans l unit 01 le liquide se d place travers les lectrovannes de maintien de pression normalement ouvertes N O et les lectrovannes de diminution de pression normalement ferm es N F et puis s coule dans les cylindres de roue et ou les triers Pendant ce mode de freinage le moteur lectrique de la pompe de recirculation n est pas en fonction Les accumulateurs de d pressurisation sont vides Seule la pression r siduelle est accumul e dans ces accumulateurs Le module de commande lectronique des freins surveille constamment les capteurs de vitesse des deux roues avant Wheel Speed Sensor WSS et celui du calibrateur de vitesse du v hicule Vehicle Speed Senso
62. tien de la pression e phase de diminution de la pression e phase d augmentation de la pression e phase de desserrage des freins 22 Chapitre II Le syst me de freinage ABS S quence des v nements Premi re tape Lorsque le v hicule roule 10 km h ou plus le conducteur appuie sur la p dale de frein Deuxi me tape La vitesse de la roue commence d cro tre lorsque la pression du maf tre cylindre et la pression de freinage augmentent Troisi me tape Pendant que la vitesse de roue continue de diminuer par rapport la vitesse du v hicule l lectrovanne de maintien de pression normalement ouverte pour la canalisation concern e se ferme pour emp cher qu une pression additionnelle ne parvienne la roue La pression du ma tre cylindre continue d augmenter mesure que le conducteur appuie sur la p dale de frein mais la pression de freinage de roue est maintenant limit e la pression du syst me de freinage antiblocage Quatri me tape Lorsque le module de commande lectronique des freins d termine que la roue est sur le point de se bloquer l lectrovanne de diminution de pression normalement ferm e s ouvre Cette op ration purge une partie de la pression la hauteur du cylindre de roue ou de l trier afin de permettre la roue de retourner une vitesse plus pr s de celle du v hicule Cinqui me tape L lectrovanne de diminution de pression est nouveau ferm e et l lectr
63. vec une vitesse du v hicule ne d passant pas la vitesse limite en virage la stabilit et la maniabilit doivent tre conserv es la distance de freinage r duite au minium ce qui peuvent d vite les collisions L6 Le frein ABS L 6 1 D finition L AntiBlockierS ystem abr g en ABS l antiblocage de s curit terme recommand en France le syst me de freinage Anti blocage ou les freins Anti blocage est un syst me d assistance au freinage utilis sur les v hicules roulants emp chant les roues de se bloquer pendant les p riodes de freinage 091 Chapitre I Bibliographie nn RS Se en ne 555000000000 OOOO RT T RT TARTERA ER RE EE aaea o e o a as o a a o 0 eee nn nn e a os osts COCCACICICC CORRE RAR RERO OC OR A ARR RER RER OC CCC CE A RER ES RS COCO a AA RER COR ERR NN PPT ANIME CARRARARARARARERR RER RSR ARR AMRRARRARARRR RO LR SAMIR R CREER RARE ERREUR RE OR RAR RAR COCOON PP ON OO ORAN OOOO contr le ni surveillance He CO SE ER D te ER CR Se OA CS AS OO PS COCO CE DOG oo a Soa ssw A a la rme ner sn PS Cac OO AA AAA AAA AA COCO DOC ARR RON RS RARES NO AE RER eee nn ne 0 0 0 0 nee Ve pression de freinage Modulation de la pression de freinage tat de la chauss e Fig I 4 Le Syst me de freinage ABS 02 L 6 2 Historique Dans les ann es 1920 R my DOHER pionnier de l automobile et de l aviation adapte un syst me d antiblocage foncti

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