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Actualité des entreprises

Ingénieur français développe un simulateur de moto utilisant MapleSim

Publication: 23 août

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Bon nombre d’idées novatrices et d’avancées technologiques naissent d’une passion. Le simulateur de pilotage moto développé par Frédéric Nicolo ne fait pas exception à la règle...
 

C’est sa passion pour la moto qui a donné envie à M. Nicolo, un ingénieur mécanicien et informaticien français, de démarrer son propre projet après avoir constaté qu’il n’existait pas de simulateur moto du même niveau que les simulateurs de conduite automobile actuels. A l’aide de MapleSim, l’outil de modélisation et simulation de Maplesoft, il a pu développer avec succès son propre simulateur, conçu en tenant compte des spécificités des motos. « Le monde de la moto s’adresse à un public limité ; les constructeurs sont peu nombreux et les investissements en R&D sont minimes par rapport à l’automobile », explique-t-il. « Les phénomènes physiques liés au pilotage d’une moto sont plus difficiles à reproduire dans un simulateur : ces phénomènes couvrent un domaine de variation plus important qu’en automobile (ex : roulis, tangage) et très peu de ces facteurs peuvent être ignorés ou approximés ».

Le pilote a besoin de beaucoup d’informations pertinentes pour pouvoir piloter sa machine dans de bonnes conditions ; l’équilibre pilote/moto/environnement est difficile à simuler. M. Nicolo a entrepris de concevoir et mettre au point un simulateur de pilotage moto à même de mieux simuler les phénomènes physiques liés au pilotage d’une moto et de les retranscrire sous la forme la plus adaptée au pilote sur le simulateur.

Dans le cadre de ce projet et afin de simuler les nombreux phénomènes physiques M. Nicolo devait absolument trouver un outil adéquat pour les modéliser précisément. Les différents domaines qu’englobe le développement d’un simulateur de pilotage font qu’il est nécessaire de disposer d’un outil performant, permettant une grande évolutivité et une rapidité de conception notable. M. Nicolo faisait auparavant appel à un modèle numérique codé à la main en C++. « Coder de A à Z un modèle de dynamique moto fut une très bonne expérience, mais elle a ses limites, notamment sur le degré de précision obtenu et sur l’évolutivité du modèle. J’ai été ensuite initié à MapleSim qui, comme je l’ai découvert, apporte beaucoup de sophistication à la modélisation physique requise pour ces expériences », confie M. Nicolo. « J’ai pu accéder à une version d’évaluation de MapleSim et cette période d’essai m’a convaincu que la solution MapleSim répondrait à mes nombreuses exigences du point de vue de la modélisation physique, des performances et de l’interopérabilité du code calculé généré. Le code généré à partir d’un modèle MapleSim est exempt de licence et bibliothèques propriétaires et l’utilisateur est ainsi à même de concevoir des modèles numériques pouvant s’adapter sans problème à de nombreux environnements temps réel ».

Le travail actuellement réalisé sur le simulateur porte essentiellement sur le calcul de ly dynamique de la moto afin de disposer d’une base solide et réaliste de simulation de son comportement. Le projet englobe plusieurs domaines :

- Acquisition des interactions pilote/moto

- Modélisation et simulation physique du pilote, de la moto et de son environnement

- Utilisation des résultats de modélisation pour créer une expérience réaliste de pilote du simulateur

- Description et visualisation 3D du monde virtuel dans lequel évoluent le pilote et sa machine

- Sonorisation du monde virtuel

M. Nicolo avait une expérience préalable du langage de modélisation de Modelica et la compatibilité de MapleSim avec Modelica a facilité le développement d’un modèle de dynamique moto intégrant ces éléments. Ce modèle est composé d’une partie développée à l’aide des bibliothèques Multicorps et Mécanique 1D MapleSim, d’une partie développée en C++ et interfacée dans MapleSim, et d’une partie asservissement développée dans MapleSim. L’intégration d’un certain nombre de modules développés précédemment en C++ ainsi que quelques optimisations sur le code généré ont permis de construire des exécutables performants et modulables. « J’ai pu tester avec succès l’exécution en temps réel du modèle de dynamique moto en pas fixe à 200 µs sur une configuration machine moyenne gamme actuelle. Pour illustrer l’importance de cette fréquence de calcul, une moto lancée à 300 km/h parcourra 16 mm tous les 200 µs. Ce niveau de détail est important pour le calcul de la dynamique de la moto. », précise-t-il.

Selon M. Nicolo, les modèles englobent également de multiples domaines, avec l’introduction d’éléments de communication comme des modules Ethernet et des composants comprenant des drivers de cartes E/S nécessaires au fonctionnement du code sur la plate-forme de simulation de la moto. L’objectif est de développer un modèle MapleSim qui, une fois compilé en tant qu’exécutable, soit directement utilisable sur le simulateur, confie-t-il. « En associant des modèles issus de différents domaines techniques et d’ingénierie, MapleSim offre un réel avantage en tant que plate-forme d’intégration de modèles, ce en raison de ses capacités vis-à-vis du langage Modelica et de la possibilité d’utiliser du code C externe sur des modèles MapleSim ».

L’utilisation de l’application de génération de code de MapleSim a constitué une étape importante pour M. Nicolo car il a pu ainsi générer un code exécutable dont les données sont entièrement configurables sans avoir besoin de repasser par MapleSim. La fenêtre d’analyse intégrée à MapleSim conjugue deux approches complémentaires lors du traitement des données simulées. Une première approche quantitative qui peut être rapidement menée en visualisant les résultats sous forme de film 3D. « Avec cette fonctionnalité, on peut rapidement traiter l’information et décider de revoir son scénario test et/ou sa modélisation, ou continuer vers une approche plus fine avec une analyse des résultats de simulation », explique M. Nicolo. « Là aussi, l’approche qualitative est facilitée par les outils mis à disposition dans MapleSim. La comparaison des résultats entre plusieurs simulations constitue aussi une fonctionnalité très intéressante. Le post-traitement des données calculées ainsi que la mise au point des modèles sont grandement simplifiés par ces outils ».

M. Nicolo souligne que son projet continuera de bénéficier de la puissance de MapleSim car le simulateur de pilotage intégrera des modèles plus complexes et précis dans l’avenir. Il envisage aussi d’utiliser MapleSim pour répondre à d’avantage de problématiques, notamment : le traitement des acquisitions de données, le dimensionnement des pièces mécaniques et des actionneurs de la plate-forme de simulation, la conception des boucles d’asservissement des actionneurs du simulateur.

« Au fur et à mesure de l’évolution du simulateur, il sera possible de réaliser davantage de fonctions avec une précision supérieure. La solution MapleSim fournit au simulateur de pilotage moto des outils efficaces pour accroître les performances du système », explique M. Nicolo. « Les innombrables outils et possibilités de Maple et de MapleSim sont les fers de lance de la réussite de ce projet ».

http://fr.maplesoft.com

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