La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR16/57939 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine de l'invention

La présente description concerne le domaine des procédés et dispositifs d'estimation de force, et en particulier des procédés et dispositifs pour estimer une force dans un système mécanique ou électromécanique.

Exposé de l'art antérieur

Dans certains domaines il serait souhaitable de pouvoir estimer une ou plusieurs forces variables qui influencent le système. Par exemple, dans le cas d'une bicyclette assistée par un moteur, il pourrait être souhaitable de pouvoir estimer la force exercée par le cycliste. De façon similaire, dans le cas d'une éolienne, il pourrait être souhaitable de pouvoir estimer la force générée par le vent.

Dans le cas de bicyclettes assistées par un moteur, on a proposé d'utiliser un détecteur de couple ou de puissance afin de détecter la force exercée par chaque pied du cycliste. De tels détecteurs de couple ou de puissance sont basés sur la détection d'une déformation mécanique, par exemple la torsion de l'arbre dans l'arbre de pédale. On a aussi proposé de prévoir des détecteurs de force dans les pédales de la bicyclette. Toutefois, un inconvénient de telles solutions est que leur précision est en général affectée par des variations de température et par le vieillissement des matériaux utilisés, ce qui signifie qu'un étalonnage fréquent est habituellement nécessaire. En outre, de tels détecteurs ajoutent du poids à la structure et sont relativement coûteux à installer.

Il existe donc un besoin dans la technique d'un procédé et d'un dispositif d'estimation de forces qui résolvent certains ou la totalité des inconvénients susmentionnés.

Résumé

Un objet de modes de réalisation de la présente description est de répondre au moins partiellement à un ou plusieurs besoins de l'art antérieur.

Selon un aspect, on prévoit un procédé d'estimation d'une force périodique ou sensiblement périodique présente dans un système mécanique ou électromécanique, le procédé comprenant : estimer, par un dispositif de traitement, une ou plusieurs fréquences harmoniques d'un signal d'accélération représentant une accélération dans le système, la force sensiblement périodique contribuant à ladite accélération ; et estimer, par le dispositif de traitement, la force sur la base d'un modèle dynamique du système, le modèle dynamique étant défini par lesdites une ou plusieurs fréquences harmoniques estimées.

Selon un mode de réalisation, le modèle dynamique est mis à jour sur la base d'un signal d'erreur représentant la différence entre un signal de vitesse capturée et un signal de vitesse estimée.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre la génération d'un signal d'accélération sur la base d'un calcul de différentielle dans le temps pour deux ou plusieurs valeurs d'un signal de vitesse représentant une vitesse angulaire ou linéaire dans le système. Selon un mode de réalisation, l'estimation desdites une ou plusieurs fréquences harmoniques du signal d'accélération implique le calcul d'un signal d'erreur égal à :

où r(k) est une valeur d'accélération courante, et est une

estimation de l'accélération basée sur un vecteur représentant les fréquences harmoniques et un vecteur φ représentant une ou plusieurs valeurs d'accélération précédentes.

Selon un mode de réalisation, le système mécanique ou électromécanique est une bicyclette assistée par un moteur, et la force périodique ou sensiblement périodique est la force de pédalage générée par le cycliste, et le modèle dynamique comprend une ou plusieurs des estimations où chacune de ces estimations est définie de la façon suivante :

où Ts est la période d'échantillonnage, M est la masse du cycliste et de la bicyclette, F _M est la force générée par le moteur, et représentent l'une des fréquences harmoniques, est l'estimation de la force exercée par le cycliste, et est une estimation d'autres forces dans le système.

Selon un mode de réalisation, le système mécanique ou électromécanique est une éolienne, et la force périodique ou sensiblement périodique est une composante périodique de la force du vent sur les pales de l'éolienne, et le modèle dynamique comprend une ou plusieurs des estimations et où chacune de ces estimations est définie de la manière suivante :

où Ts est la période d'échantillonnage, représentent l'une des fréquences harmoniques, est l'estimation de la force exercée par le vent, et est une estimation d' autres forces dans le système, où ω _τ est la vitesse de la turbine, et est une estimation de la vitesse de la turbine, I est l'inertie de la turbine, est le couple appliqué par le générateur, égal par exemple à où Ke est la constante

de vitesse du moteur et est Ie courant généré par le générateur, et représente le couple total généré par le vent, représentant une composante cyclique de ce couple.

Selon un mode de réalisation, l'une ou plusieurs fréquences harmoniques comprennent au moins l'une parmi la fréquence fondamentale, la première fréquence harmonique, la deuxième fréquence harmonique et la troisième fréquence harmonique.

Selon un autre aspect, on prévoit un dispositif de traitement agencé pour estimer une force périodique ou sensiblement périodique présente dans un système mécanique ou électromécanique, le dispositif de traitement étant agencé pour : estimer une ou plusieurs fréquences harmoniques d'un signal d'accélération représentant une accélération dans le système, la force sensiblement périodique contribuant à l'accélération ; et estimer la force sur la base d'un modèle dynamique du système, le modèle dynamique étant défini par lesdites une ou plusieurs fréquences harmoniques estimées.

Brève description des dessins

Les objets et avantages susmentionnés, et d'autres, apparaîtront clairement avec la description détaillée suivante de modes de réalisation, donnée à titre d'illustration et non de limitation, en faisant référence aux dessins joints, dans lesquels :

la figure 1 illustre une bicyclette assistée par un moteur selon un exemple de réalisation de la présente description ;

la figure 2 représente schématiquement un système d'estimation de force selon un exemple de réalisation ;

la figure 3 est un organigramme illustrant des étapes dans un procédé d'estimation de force dans un système mécanique ou électromécanique selon un exemple de réalisation ;

la figure 4 est un graphique représentant des composantes fréquentielles d'un signal d'accélération selon un exemple de réalisation ;

la figure 5 illustre schématiquement un procédé d'estimation de force dans un système mécanique ou électromécanique selon un exemple de réalisation ;

la figure 6 illustre schématiquement une partie du procédé de la figure 6 plus en détail selon un exemple de réalisation ;

la figure 7 est un organigramme représentant plus en détail des étapes dans le procédé de la figure 3 selon un exemple de réalisation ;

la figure 8A est un graphique illustrant un signal d'accélération et une force résultante selon un exemple de réalisation ;

la figure 8B est un graphique illustrant un signal d'accélération et une contrainte dynamique selon un exemple de réalisation ;

la figure 9 illustre schématiquement un dispositif informatique selon un exemple de réalisation ; et

la figure 10 illustre une éolienne selon un exemple de réalisation.

Description détaillée

Les modes de réalisation décrits ici concernent un procédé et un dispositif destinés à estimer une force périodique ou sensiblement périodique dans un système mécanique ou électromécanique. Le terme "force périodique" est utilisé ici pour désigner une force qui est, au moins dans certaines limites, de nature cyclique. Par exemple, la force exercée par un cycliste sur les pédales d'une bicyclette est périodique puisque la force va généralement résulter de la poussée vers le bas appliquée par le pied du cycliste lorsque chaque pédale atteint une certaine plage de position angulaire dans son cycle de rotation. Il y a d'autres systèmes mécaniques ou électromécaniques dans lesquels une force périodique ou sensiblement périodique est présente et peut être estimée par les techniques décrites ici. Par exemple, le présent inventeur a découvert que la force exercée par le vent sur les pales d'une éolienne a en général une composante périodique ou sensiblement périodique qui peut être estimée, comme on va le décrire plus en détail ci-après. L'homme de l'art connaîtra d'autres applications dans lesquelles une force périodique ou sensiblement périodique pourrait être estimée selon les techniques décrites ici, comme par exemple la force exercée sur une rame par un rameur, ou par des vagues sur un bateau.

La figure 1 illustre une bicyclette 100 assistée par un moteur selon un exemple de réalisation. La bicyclette 100 comprend par exemple un moteur électrique 102. Dans l'exemple de la figure 1, le moteur 102 est par exemple un moteur à galet appuyant sur le pneu monté à proximité de l'axe de pédalier 103, de sorte que le moteur applique une force directement sur le pneu de la roue arrière. Dans des variantes de réalisation, le moteur 102 pourrait appliquer une force à l'axe de pédalier 103, ou pourrait être monté ailleurs, comme sur le moyeu de la roue avant ou arrière. Le moteur 102 est par exemple un moteur électrique alimenté par une batterie 104, qui est par exemple montée sur un porte-bagages disposé au-dessus de la roue arrière de la bicyclette. Dans des variantes de réalisation, la batterie 104 pourrait être montée ailleurs sur la bicyclette. Le moteur est par exemple contrôlé par un ordinateur 106, qui est par exemple monté sur le guidon de la bicyclette, bien qu'ici encore il pourrait être monté ailleurs. L'ordinateur 106 permet par exemple au cycliste de sélectionner le niveau de l'assistance fournie par le moteur.

L'ordinateur 106 est par exemple adapté à estimer la force utile exercée par le cycliste. La force utile est par exemple la force qui conduit à une accélération de la bicyclette, et exclut par exemple certaines composantes de la force qui sont perdues en raison des frictions, etc. La force utile va en général correspondre au couple appliqué à l'axe de pédalier 103 à partir des manivelles de pédale. Dans certains modes de réalisation, l'ordinateur 106 comprend un afficheur, et est adapté à afficher une indication de la force estimée.

En plus ou à la place, l'ordinateur 106 est par exemple adapté à contrôler le moteur 102 sur la base de la force estimée. Par exemple, le niveau d'assistance fourni par le moteur 102 est contrôlé de telle sorte que l'accélération globale de la bicyclette reste relativement constante, par exemple dans une plage de 10 % autour de la valeur moyenne. En d'autres termes, le moteur est par exemple contrôlé de façon à fournir une plus grande assistance entre les coups de pédale du cycliste. En variante, l'ordinateur 106 peut être adapté à commander le moteur 102 d'une manière différente sur la base de la force estimée, par exemple pour fournir un niveau d'assistance qui est proportionnel ou inversement proportionnel à la force estimée.

La figure 2 illustre schématiquement un système d'estimation de force 200 selon un exemple de réalisation. Le système 200 est par exemple partiellement mis en œuvre par l'ordinateur 106, et partiellement mis en œuvre par des détecteurs et des capteurs décrits plus en détail ci-après.

Le système 200 comprend par exemple un détecteur de force de moteur (MOTOR FORCE DETECTOR) 202, qui fournit par exemple un signal F _M indiquant la force appliquée par le moteur à un instant donné. Le système 200 comprend aussi par exemple un capteur de pédalage (PEDALLING SENSOR) 204, qui fournit un signal <Bp indiquant la vélocité angulaire des manivelles de pédale. Ce signal peut par exemple être utilisé pour déterminer la vitesse (OQ de la bicyclette. En plus ou à la place du capteur de pédalage, un capteur de vitesse de roue (WHEEL SPEED SENSOR) 206 est par exemple prévu et génère un signal <*¾ indiquant la vitesse de la bicyclette. Dans des variantes de réalisation, le signal <*¾ indiquant la vitesse de la bicyclette pourrait être fourni directement par le moteur, auquel cas le capteur de vitesse de roue pourrait être omis. Le signal <*¾ est par exemple composé d'échantillons numériques et comprend au moins cinq échantillons pour chaque rotation complète d'une manivelle de pédale, et de préférence au moins sept échantillons pour chaque rotation complète d'une manivelle de pédale.

Le système de 200 comprend en outre un estimateur de forces inconnues (UNKNON FORCE ESTIMATOR) 208, mis en œuvre par exemple par l'ordinateur 106, et adapté à estimer une force inconnue F dans le système, cette force correspondant à la force utile exercée par le cycliste. L'estimateur 208 reçoit par exemple le signal F _M et une indication de la masse (MASS) de la bicyclette et du cycliste. Dans certains modes de réalisation, la masse est fournie par un estimateur de masse (MASS ESTIMATOR) 210, qui par exemple reçoit la force du moteur F _M à partir du détecteur de force de moteur 202, et aussi la vitesse de la bicyclette <*¾, et estime la masse sur la base de ces paramètres pendant que le cycliste n'est pas en train de pédaler. En variante, la masse peut être obtenue par une entrée d'information fournie par l'utili- sateur.

Dans certains modes de réalisation, l'estimateur de forces inconnues reçoit aussi un signal de vitesse de pédalage a>p à partir du capteur de pédalage 204 et/ou un signal de vitesse de bicyclette <*¾ à partir d'un capteur de vitesse de roue. L'estimateur 208 reçoit aussi par exemple une force de cycliste contrainte F _C provenant d'un calcul de force précédent, qui est utilisée comme base pour le calcul d'une valeur de force suivante pendant une itération suivante, comme cela est décrit plus en détail ci-après. L'estimateur de force inconnue 208 fournit par exemple une estimation F de la force utile générée par le cycliste dans le système, force qui contribue à l'accélération <*¾ de la bicyclette.

Un générateur de contraintes cinématiques (KINEMATIC

CONSTRAINTS) 212 reçoit par exemple les forces F estimées et la vitesse de pédalage <¾>, et génère une force de cycliste contrainte F _C , qui est fournie sur un chemin de rétroaction vers l'estimateur de force inconnue 208. Le signal de force de cycliste contrainte F _C est aussi par exemple fourni à un estimateur de puissance de cycliste (CYCLIST POWER ESTIMATOR) 214, qui reçoit aussi par exemple la vitesse de la bicyclette <*¾, et génère la puissance de cycliste estimée En particulier, il apparaîtra

clairement à l'homme de l'art que, alors que dans les modes de réalisation décrits une force de cycliste est estimée, dans certains modes de réalisation cette force pourrait être exprimée sous forme d'une valeur de puissance, égale à la force multipliée par la distance dans le temps. Par exemple, dans certains modes de réalisation la puissance en watts peut être obtenue par l'équation suivante :

où v(k) est la vitesse de la bicyclette, et est la force utile estimée du cycliste.

En variante, plutôt que d'être exprimée sous forme d'une force linéaire, la force exercée par le cycliste pourrait être exprimée sous forme d'un couple. Par exemple, le couple en Nm peut être obtenu par l'équation suivante :

Dans encore un autre exemple, l'accélération en m/s ² générée par le cycliste pourrait être obtenue par l'équation suivante : où M est la masse du cycliste et de la bicyclette.

Bien sûr, dans certains modes de réalisation, le moteur pourrait être coupé, de sorte que la force du moteur F _M reste égale à zéro.

La figure 3 est un organigramme illustrant des étapes dans un procédé de détermination de la force d'un cycliste sur une bicyclette assistée par un moteur, comme la bicyclette 100 de la figure 1. Le procédé est par exemple mis en œuvre par l'ordinateur 106.

Dans une étape 301, une lecture de la vitesse v(k) de la bicyclette est par exemple obtenue. Dans certains modes de réalisation, cette vitesse peut être générée sur la base du signal <*¾ provenant d'un capteur de vitesse de roue ou d'une autre entrée. En variante, la vitesse v(k) peut être calculée sur la base d'une lecture de la vitesse du moteur CÛMOTOR' en radiants par seconde, et sur la base du rayon du moteur Rm, avec par exemple

Dans une étape 302, une valeur d'accélération a(k) est calculée sur la base de la valeur de vitesse, par exemple par un calcul de différentielle sur le signal de vitesse dans le temps.

Dans une étape 303, la fréquence d'un ou plusieurs harmoniques du signal d'accélération a(t) est par exemple déterminée. Le terme "harmonique" est utilisé pour désigner une fréquence fondamentale et/ou les première, deuxième, troisième, etc., fréquences harmoniques. Dans un mode de réalisation décrit plus en détail ci-après, les fréquences harmoniques sont déterminées sur la base d'un algorithme itératif.

La figure 4 est un graphique illustrant un exemple des amplitudes de composantes de fréquences du signal d'accélération. L'axe des fréquences présente par exemple la fréquence normalisée sous forme de fractions de la fréquence d'échantillonnage 1/Ts, où Ts est la période d'échantillonnage. Dans un mode de réalisation, la fréquence d'échantillonnage est égale à 20 Hz, et ainsi la période d'échantillonnage Ts est égale à 50 ms. Plus généralement, la fréquence d'échantillonnage est par exemple comprise entre 10 et 50 Hz.

Dans l'exemple de la figure 4, les fréquences harmoniques correspondent à des pics de la courbe de distribution de fréquence, référencés 402, 404 et 406, qui sont par exemple respectivement à environ 3, 5 et 9 Hz. Il y a aussi par exemple une composante de courant continu, DC, du signal d'accélération représentée par un pic 408 à 0 Hz. L'étape 303 de la figure 3 implique par exemple l'estimation de la fréquence d'un ou plusieurs des harmoniques 402, 404, 406.

En faisant de nouveau référence à la figure 3, dans une étape 304, un modèle est généré pour les forces présentes dans le système de bicyclette, sur la base des fréquences harmoniques. Ce modèle comprend une composante de force .

Dans une étape 305, la composante de force est extraite du modèle pour obtenir l'estimation de la force utile exercée par le cycliste.

Dans certains modes de réalisation, une autre étape 306 implique la détermination d'une valeur d'erreur ERROR associée à la force estimée .

La figure 5 est un schéma blocs représentant les étapes

302 à 305 de la figure 3 plus en détail.

Un bloc 502 en figure 5 représente la mise en œuvre des étapes 302 et 303 de la figure 3. Le bloc 502 reçoit la valeur de vitesse v(k), et calcule, sur la base d'un modèle d'une fonction de transfert les harmoniques mis à jour sur la base de la valeur de vitesse v(k) .

Un bloc 504 en figure 5 représente la mise en œuvre des étapes 304, 305 et 306 de la figure 3. Le bloc 504 reçoit la valeur de vitesse v(k), les harmoniques générés par le bloc

502, et la force du moteur La force du moteur F _M peut par exemple être déterminée sur la base de la constante de vitesse du moteur Ke et d'une mesure du courant I fourni au moteur. En particulier, la force du moteur est par exemple générée sur la base du couple moteur ¾, égal par exemple à Ke*I, où Ke est la constante de vitesse du moteur et I est le courant. La force du moteur F _M est donc par exemple égale à ¾/Rm, où Rm est le rayon du moteur, dans le cas d'un moteur à galet sur pneumatique, comme le moteur 102 de la figure 1. Le bloc 504 génère par exemple une estimation de la force utile exercée par le cycliste. Dans

certains modes de réalisation, le bloc 504 génère en outre une valeur d'erreur ERROR indiquant une marge d'erreur de l'estimation de force.

La figure 6 illustre le bloc 504 de la figure 5 plus en détail selon un exemple de réalisation.

Un modèle dynamique (DY AMIC MODEL) 606 reçoit par exemple la force du moteur Fj^k), les fréquences harmoniques et une valeur d'erreur obtenue en soustrayant, de la valeur de vitesse v(k), une estimation de la vitesse. Le bloc 606 fournit par exemple un modèle dynamique mis à jour Xe(k) . Un bloc 608 représente l'extraction à partir du modèle dynamique Xe(k) de l'estimation de force .

Un autre bloc 610 représente la détermination de l'erreur associée à l'estimation de force.

La figure 7 est un organigramme représentant le procédé de la figure 3 plus en détail selon un exemple de réalisation.

Après l'étape 301 dans laquelle la valeur de vitesse v(k) est lue, l'étape 302 implique par exemple le calcul de la valeur d'accélération a(k) sous forme d'une valeur ώ _Ρ (k) basée sur la valeur de vitesse de pédale . Par exemple, la valeur

d'accélération de pédale est calculée par l'équation suivante :

où est une valeur précédente de la vitesse de pédale, et

Ts est la période d'échantillonnage, par exemple égale à la période de temps entre les échantillons de la

vitesse de pédale. Bien sûr, plutôt que d'être basée sur la vitesse de pédale dans des variantes de réalisation la valeur

d'accélération a(k) pourrait être calculée sur la base d'un autre signal de vitesse.

Les étapes 703 à 705 de la figure 7 mettent en œuvre l'étape 303 de la figure 3, impliquant de trouver un ou plusieurs harmoniques du signal d'accélération.

L'étape 703 implique par exemple le calcul d'un vecteur φ sous la forme [r (k-1) ;r (k-2) ] , où et

L'étape 704 implique par exemple le calcul d'une valeur d'erreur ei(k) et d'un paramètre L(k).

La valeur d'erreur ei(k) est par exemple basée sur la formule suivante :

où est par exemple un vecteur représentant une estimation des fréquences harmoniques et qui est initialisé à zéro, et est une estimation de l'accélération.

Le paramètre L(k) est par exemple basé sur la formule suivante :

où FF est un facteur d'oubli, par exemple égal à 0,95, et P(k) est une matrice qui est par exemple initialisée à une certaine valeur, par exemple à une valeur de :

et est recalculée pour chaque nouvelle itération par la formule suivante :

Dans une étape 705, un vecteur d'harmonique est par exemple généré sur la base de la formule suivante :

Par exemple, dans le cas d'un seul harmonique, vecteur d'harmonique a par exemple la forme suivante

où représente la fréquence de l'harmonique, par exemple sous la forme f étant la fréquence de l'harmonique, et représente le facteur de qualité de l'harmonique, qui est par exemple proche de 1.

L'étape 304 implique par exemple des sous-étapes 706 et 707. Dans ces étapes, un modèle dynamique Xe représentant le système de bicyclette est par exemple modifié sur la base de la dernière valeur de vitesse v(k) . Par exemple, le modèle dynamique est basé sur l'équation suivante pour la force motrice de la bicyclette :

où représente la force exercée par le cycliste et représente les autres forces contribuant à la force globale sur la bicyclette, comme le vent, le terrain, etc. Sur la base de cette équation, le modèle dynamique suivant Xe peut par exemple être défini comme étant un vecteur ayant les composantes suivantes :

où sont définis de la manière

suivante :

Dans une étape 706, une matrice Ad(k), et des vecteurs Ld(k) et P2 (k+1) sont par exemple calculés.

La matrice Ad(k) est par exemple calculée sur la base de la formule suivante :

où Ts est la période d'échantillonnage, et M est la masse de la bicyclette et du cycliste.

Le vecteur Ld(k) est par exemple calculé sur la base de la formule suivante :

où Cd est par exemple le vecteur [1 0 0 0] , et Vd est une constante représentant la covariance attendue des mesures de vitesse.

Le vecteur P2 (k+1) est par exemple calculé sur la base de la formule suivante :

où Wd est une matrice constante représentant la covariance attendue des perturbations de processus, c'est-à-dire la covariance des forces exogènes.

Dans une étape 707, le vecteur Xe(k+1) est par exemple calculé sur la base de la formule suivante :

où e ₂ Çk) est une valeur d'erreur égale à est

une estimation de la vitesse v(k).

Dans une étape 305, la force exercée par le cycliste est extraite, correspondant par exemple au troisième élément Xe(3) du vecteur Xe. Additionnellement, les autres forces peuvent être extraites, celles-ci correspondant par exemple au deuxième élément Xe(2) du vecteur Xe.

L'étape 306 implique par exemple la détermination d'une valeur d'erreur associée à la force estimée, comme cela est représenté par le bloc 610 en figure 6. La valeur d'erreur est par exemple déterminée sur la base de l'équation suivante pour un vecteur d'erreur ERROR du vecteur Xe :

La valeur d'erreur est ensuite par exemple extraite en tant que troisième élément ERROR (3) du vecteur ERROR. Dans certains modes de réalisation, l'amplitude de la valeur d'erreur est alors comparée à un niveau admissible, pour décider si l'estimation de force est suffisamment exacte pour être utile. Par exemple, l'opération suivante est mise en œuvre :

où ε est le niveau admissible, par exemple égal à une valeur comprise entre 2 et 10 pourcent, et dans certains modes de réalisation entre 2 et 5 pourcent.

Optionnellement, dans une étape 708, le moteur de la bicyclette est contrôlé sur la base de la force estimée, si par exemple la force estimée est déterminée dans l'étape 306 comme étant admissible.

La figure 8A est un graphique comprenant une courbe 802 représentant un exemple de l'accélération estimée produite par le cycliste avant de considérer les contraintes. Des lignes en pointillés 804 et 806 représentent respectivement les accélérations maximum et minimum produites par la pesanteur, en supposant une pente de route au maximum de 20 pourcent. Des courbes 808 et 810 représentent d'autres contraintes, calculées par exemple par le module 212 de la figure 2 en temps réel. En particulier, la courbe 808 représente l'accélération maximum produite par le poids du cycliste sur les pédales, ce signal tombant par exemple à zéro pendant des périodes dans lesquelles le cycliste arrête de pédaler. La courbe 810 représente par exemple l'accélération maximum en présence de pertes aérodynamiques.

La figure 8B est un autre graphique illustrant les contraintes 804, 806, 808 et 810 de la figure 8A, et illustrant en outre une courbe 812 représentant la force contrainte F _C après avoir pris en compte les contraintes. En particulier, les courbes 804, 808 et 810 représentent des valeurs de contraintes maximum Cmax(t), alors que la courbe 806 représente une valeur de contrainte minimum Cmin(t) .

La force contrainte F _C est par exemple égale à la force du cycliste non contrainte estimée F si aucune des contraintes n'est dépassée, par exemple puisque Cmin (t) <=F<=Cmax (t) . En variante, si F<Cmin(t), F _C est par exemple égale à Cmin(t), et si F>Cmax(t), F _C est par exemple égale à Cmax(t).

La figure 9 illustre schématiquement un ordinateur 900 agencé pour mettre en œuvre le procédé de la figure 3 et/ou de la figure 7 pour calculer une force de cycliste, et qui correspond par exemple à l'ordinateur 106 de la figure 1.

L'ordinateur 900 comprend par exemple un dispositif de traitement (P) 902 comportant un ou plusieurs processeurs sous le contrôle d'instructions mémorisées dans une mémoire d'instructions (INSTRUCTION MEMORY) 904. Une interface d'entrée (I/O INTERFACE) 906 permet par exemple d'introduire dans le dispositif de traitement 902 des lectures provenant de différents appareils de mesure, comme par exemple provenant du moteur électrique, et/ou d'un capteur de vitesse séparé. Une mémoire (MEMORY) 908 mémorise par exemple les divers paramètres, vecteurs et matrices décrits ci-avant pour la mise en œuvre du procédé.

Plutôt que d'être utilisés pour calculer une estimation de la force exercée par un cycliste, dans une variante de réalisation, les procédés des figures 3 et 7, et le dispositif de la figure 9, pourraient être appliqués pour estimer la force exercée par le vent sur les pales d'une éolienne, comme on va le décrire maintenant plus en détail en faisant référence à la figure 10.

La figure 10 illustre un exemple d' éolienne 1000, comprenant deux ou plusieurs pales 1002 couplées à un axe 1004, qui à son tour est couplé à un générateur d'électricité 1006. Parmi les équations 1 à 5 indiquées précédemment et représentant le modèle dynamique des forces sur la bicyclette, les équations 1, 2 et 5 restent par exemple inchangées, alors que les équations 2 et 3 sont par exemple remplacées par les équations suivantes 1' , 2' et 3' :

où ω _τ est la vitesse de la turbine, et est une estimation de la vitesse de la turbine, Ts est la période d'échantillonnage, I est l'inertie de la turbine, est le couple appliqué par le générateur, égal par exemple à où Ke est la constante de vitesse du moteur et est Ie courant généré par le générateur, et représente le couple total généré par le vent, représentant une composante cyclique de ce couple. La vitesse de la turbine ω _τ est par exemple détectée par un capteur de vitesse situé sur l'arbre principal de la turbine et/ou en utilisant une mesure de vitesse de générateur, basée par exemple sur des codeurs de rotation.

La vitesse du générateur dépend à la fois du couple produit par le vent et du couple produit par le générateur, qui est proportionnel au courant électrique tiré du générateur. Dans certains modes de réalisation, l'estimation du couple produit par le vent peut être utilisée pour contrôler la vitesse du générateur en contrôlant le niveau du courant ^Un avantage du fait de contrôler le couple du générateur de cette manière est que l'on peut éviter des fluctuations cycliques dans la vitesse des pales 1002, évitant ou réduisant ainsi le risque d'endommager la turbine.

Un avantage des modes de réalisation décrits ici est qu'une force périodique ou sensiblement périodique dans un système mécanique ou électromécanique peut être estimée pratiquement en temps réel et avec une précision relativement élevée de manière relativement simple. Avec la description ainsi faite d'au moins un mode de réalisation illustratif, diverses altérations, modifications et améliorations apparaîtront facilement à l'homme de l'art. Par exemple, bien qu'un exemple particulier de modèle dynamique soit donné par les équations 1 à 5 susmentionnés, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que des modifications pourraient être faites à ces équations, par exemple pour prendre en compte des forces additionnelles présentes dans le système, et que les équations pourraient être adaptées à d'autres applications que les exemples de bicyclette et d'éolienne décrits ici.