Peut-on freiner à plus de 1g en gyro ?

[InMoWh75]

Question dans le sujet 😉

Aussi lorsque le centre de gravité de l'ensemble fait un angle de 45° avec le pneu au contact avec le sol : quelle doit alors être l'accélération fournie par la gyroroue pour maintenir l'angle de 45° ?

Modifié le 5 septembre 2022 par InMoWh75

[Techos78]

Il y a 7 heures, RValiasRV a dit :

Nos gyroroues sont en fait des…accéléroroues

Là, tu me fais immensément plaisir. Je connais assez bien ce sujet (c'était mon métier : centrales inertielles etc...). En effet, l'asservissement est basé sur une boucle rapide gyrométrique (bande passante ~25 Hz) avec une hybridation lente accélérométrique (~4°/s).

D'ailleurs, pour conforter ton post, on peut se rappeler que le brevet français de roue électrique mettait en œuvre un simple accéléromètre (utilisé en inclinomètre). Bon, la performance était médiocre car l'avance de phase du PID créait beaucoup de bruit, la roue était presque inexploitable sur sol irrégulier. Heureusement, les américains ont complété cet asservissement avec un gyromètre mems, et là, cela change tout. Et comme le capteur gyro + accéléro est multi-axes, on peut même appliquer des corrections fines (type cross-axis etc...). Bien paramétré, cet asservissement est très stable, à condition bien sûr que le centre de gravité roue + pilote soit au dessus de l'axe roue.

Le 06/09/2022 à 10:40, InMoWh75 a dit :

(je pense que le problème actuel vient du fait qu'il faut appuyer avec les pieds pour qu'il y ait une accélération : faudrait gérer l'accélération autrement, libre à la roue de se démerder pour gérer ça )

J'imagine que c'est une boutade, car cela ne marche pas du tout. C'est le pilote qui "commande", en plaçant son centre de gravité par rapport au contact sol.
De plus, le moteur a besoin d'un point d'appui (action-réaction), le couple moteur s'applique entre pilote et sol. Le centre de gravité pilote subit des perturbations liées aux accélérations et aux pressions aérodynamiques. La vivacité de la roue dépend de la géométrie (hauteur/longueur des pédales, diamètre de roue), il faut considérer la verticale apparente. Exemple : prenez le métro sur pneu (Paris-ligne 6) et essayer de rester debout : impossible. C'est le véhicule qui doit adapter sa vitesse, ce n'est pas le passager qui peut adapter sa position en anticipant des accélérations imprévisibles...

Par principe, ce sont les chevilles du pilote qui résistent pour donner le couple à la roue. Et donc rouler sera toujours fatiguant à cause de l'effort permanent sur les orteils (même si on s'appuie sur l'air), ce qui empire dans les pentes.

Modifié le 9 septembre 2022 par Techos78

[InMoWh75]

Il y a 1 heure, Techos78 a dit :

J'imagine que c'est une boutade, car cela ne marche pas du tout. C'est le pilote qui "commande", en plaçant son centre de gravité par rapport au contact sol.
 

Disons que c'était "plus ou moins sérieux" car je n'y connais rien en électronique/capteur.

Toutefois, imaginons que l'information d'accélération/freinage que l'on doit donner à la roue passe par une télécommande comme les skateboard électrique (la encore aucune idée si ça serait pilotable), imaginons que les pieds et chevilles soient prises dans une sorte de chaussure de ski rigide qui viendrait se fixer sur la roue (encore un truc discutable), je pensais : la roue pourrait se débrouiller pour obtenir l'inclinaison nécessaire à l'accélération demandée sans intervention des pieds/chevilles qui seraient perpendiculaires aux pédales pour subir un maximum de G. Tout ça relevant de l'imaginaire dans l'éventualité d'une roue surpuissante qui pourrait s'incliner à plus de 45° (à elle d'éviter le faceplant : je sais tout cela relève du film de SF 😉).

Sinon, suis d'accord avec @RValiasRV : je ne suis pas capable de vous donner la formule qui exprime l'accélération en fonction de l'inclinaison (angle que fait la route avec la ligne qui part du centre de gravité de l'ensemble jusqu'au contact avec la route; avec une route à 0° 😁).

Edit : en y repensant, je me dis que l'information à communiquer à la roue serait peut être l'inclinaison souhaitée en fait. L'utilisateur dans son "armure" (du moins le bas du corps) n'aurait rien d'autre à faire que subir l'accélération, son corps et la roue étant rectiligne, parrallèles à l'inclinaison. La roue devant alors pouvoir offrir une motricité phénoménale et gérer le faceplant avec une sorte de "tilt" back". Voili voilou, c'est ce que je m'imagine plus ou moins là pour une roue qui pourrait franchir le mur du son

Modifié le 9 septembre 2022 par InMoWh75

[InMoWh75]

Me demande si je fais pas un mélange entre WrongWay qui test les VMax dans son "armure" et l'engin de Zapata (on peut voir que le flyboard s'incline avec le corps) :

https://www.zapata.com/flyboard-air/

Aucune idée de comment ça se contrôle cet engin ...

[Falpa]

Il y a 3 heures, Techos78 a dit :

J'imagine que c'est une boutade, car cela ne marche pas du tout. C'est le pilote qui "commande", en plaçant son centre de gravité par rapport au contact sol.

J'ai peut-être un contre exemple.

J'avais une ninebot S2 avant d'avoir ma V12 HT. Sur ma ninebot, quand j'avançais mon centre de gravité, les pédales ne restaient pas horizontales, elles accompagnaient mon mouvement pour que la cheville reste parfaitement alignée avec mon centre de gravité (pedal dip ???). De ce fait, pas besoin d'appuyer sur les pointes de pieds ou les talons pour piloter, on agit uniquement sur le centre de grativé, et la roue suit sans résistance.

Avec la V12, les capteurs déclenchent l'accélération de la roue immédiatement quand un déséquilibre se créé, du coup il n'y a absolument plus cet effet d'inclinaison contrôlé que je trouvais reposant.

Finalement, cette réactivité de la V12 est assez grisante accompagnée de power pads. mais sans powers pads, je préférais la réaction de la ninebot pour la gestion du centre de gravité. Je suis peut être le seul ? Est-ce que cet effet est impossible à retrouver avec les roues puissantes ?

[InMoWh75]

il y a 39 minutes, Falpa a dit :

Avec la V12, les capteurs déclenchent l'accélération de la roue immédiatement quand un déséquilibre se créé, du coup il n'y a absolument plus cet effet d'inclinaison contrôlé que je trouvais reposant.

Finalement, cette réactivité de la V12 est assez grisante accompagnée de power pads. mais sans powers pads, je préférais la réaction de la ninebot pour la gestion du centre de gravité. Je suis peut être le seul ? Est-ce que cet effet est impossible à retrouver avec les roues puissantes ?

Oui suis assez d'accord sans connaître la ninebot. Bon après, on peut cependant un peu jouer sur la "dureté" avec le mode/sensibilité/split ride mode mais c'est sans comparaison avec le flyboard de Zapata qui fait vraiment "un" avec le pilote (?). Sur son engin, j'ai bien l'impression que l'accélération est uniquement limitée par la puissance des moteurs (?).

[Falpa]

il y a une heure, InMoWh75 a dit :

Bon après, on peut cependant un peu jouer sur la "dureté" avec le mode/sensibilité/split ride mode mais c'est sans comparaison avec le flyboard de Zapata qui fait vraiment "un" avec le pilote (?).

Effectivement, les paramètres impactent un peu ce comportement, mais je trouve que c'est beaucoup moins flagrant que sur ma dernière roue.

Du coup je suis à 80 sensibilité en mode off road sur cette roue.

J'avais essayé 0 en mode commuting, mais j n'avais pas un super ressenti (manque de stabilité), je ne sais pas vraiment pourquoi ça n'a pas matché avec ce que je recherche. Certainement l'algo.

 

[Techos78]

@InMoWh75 Oui, tu n'as pas tord. En roue, on se déplace par rapport au point de contact au sol, c'est un moyen... mais ce n'est pas le seul.
Les scooters monoroue avec un guidon ont un accélérateur et un frein, le pilote reste scotché sur sa selle. Accélérateur et frein agissent sur la consigne de verticalité, l'asservissement se charge de recaler la coque sur cette consigne. L'accélérateur biaise la verticale vers l'avant, le frein vers l'arrière. Quand on relâche les commande l'engin conserve sa vitesse.
On pourrait aussi commander une roue à l'aide d'un joystick, cela se pratique sur des maquettes, par exemple :

Cela existe aussi sur une roue, mais il faut un volant inertiel transverse pour asservir le roulis. 

Cela rejoint ce qu'a dit @Falpa qui se déplace sur ses pédales, ce qui crée un couple permanent et soulage le pilote. Un certain nombre de pilotes se déplace aussi, par exemple en abordant une descente, perso je ne le fais pas, Certaines roues ne sont pas très équilibrées, c'est le cas par exemple de la Monster-2400 qui a 3 batteries, donc 4 kg à placer plutôt en arrière si on ne veut pas que la roue se barre toute seule vers l'infini et au-delà.

L'effort fourni par le pilote n'est pas "épuisant", c'est une simple masse pesante, qui ne correspond heureusement pas à un travail mécanique car une puissance est le produit d'une force par un déplacement. Hors le pilote est immobile, mais pas la roue. Donc la roue bosse (action), mais pas le pilote (réaction), les couples sont voisins mais les puissances très différentes. Ouf, on aurait bien du mal à fournir une puissance de 2 kW et plus...

Modifié le 9 septembre 2022 par Techos78

[InMoWh75]

Il y a 17 heures, RValiasRV a dit :

Moi qui m’attendais à voir la question traitée sérieusement….Car on oublie souvent un détail important (et que je pense est à l’origine de la création de ce sujet, InMoWh75 ?), Nos gyroroues sont en fait des…accéléroroues ? En fait, la gestion de l’équilibre longitudinal de nos appareil (cela vaut aussi pour les «gyropodes, les OneWheel, smart-boards…) ne repose pas sur un gyroscope, mais un (ou plusieurs) accéléromètre(s). Un Wheeler ayant participé à l’une des #GoodWheelnight nous l’avait expliqué en détails. Si l’on faisait appel à des gyroscopes, nos roues ou leurs homologues pourrai(en)t fonctionner en l’absence de gravité. Or ce n’est pas le cas, et le réglage de coupure du moteur en cas d’inclinaison latérale prononcée (typiquement 45°) en est une bonne illustration.

Maintenant ce rappel fait, est-ce qu’une accélération (positive ou négative) au delà d’1G est possible avec ce type de commande ? Si j’avais eu cette question en tête ce soir là j’aurais pu vous partager sa réponse…


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Bon j'ai fait les efforts que j'ai pu (j'ai tout oublié malheureusement).

A vue de pif, la formule qui donne l'angle en fonction de l'accélération de la roue (sur surface plane, dans le vide et soumis à une accélération vers le bas de 1g) :

Angle = arctan(1/accelerationRoueEnG)

Ce qui nous donne la courbe ci-dessous (exponentielle donc ?), avec l'angle en ordonnée et l'accélération de la roue en G en abcisse :

C'est soit exact, soit une approximation (si y a des profs ou étudiants qui passent par là ...)

Modifié le 9 septembre 2022 par InMoWh75

[Falpa]

il y a 37 minutes, InMoWh75 a dit :

Bon j'ai fait les efforts que j'ai pu (j'ai tout oublié malheureusement).

A vue de pif, la formule qui donne l'angle en fonction de l'accélération de la roue (sur surface place, dans le vide et soumis à une accélération vers le bas de 1g) :

Angle = arctan(1/accelerationRoueEnG)

Ce qui nous donne la courbe ci-dessous (exponentielle donc ?), avec l'angle en ordonnée et l'accélération de la roue en G en abcisse :

C'est soit exact, soit une approximation (si y a des profs ou étudiants qui passent par là ...)

Je suis à peu près certain que c'est juste. Dans les premiers degrés d'inclinaison, l'accélération est très faible, on le voit bien.

La roue accélère pour compenser notre chute. Quand on est très incliné, elle a besoin d'accélérer très fort pour nous rattraper.

Si on est théoriquement très proche des 0 degrés d'inclinaison (à l'horizontale), même avec une accélération infinie la roue ne parviendra pas à nous rattraper.

La courbe que tu montres me semble logique si on ne compte pas la résistance à l'air, la friction de la roue avec la route et les mamies qui traversent.