Article paru dans notre lettre d'informationdu 26 Aout 2021

Dynisma DMG-1C : un simulateur de conduite hyperréaliste

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L’utilisation de simulateurs pour le développement de nouveaux véhicules ou pour l’entrainement des pilotes de course n’est pas nouveau, mais avec l’annonce du DMG-1C, le britannique Dynisma franchi un pas de plus pour approcher au mieux la réalité. Premier client la Scuderia Ferrari, mais de nombreux constructeurs automobiles sont aussi intéressés pour réduire les délais et coûts de développement de leurs futurs véhicules.

 

Après avoir dirigé le développement des simulateurs de conduite des écuries de Formule 1 de McLaren et Ferrari, l’ingénieur britannique Ash Warne a fondé Dynisma en 2017 à Bristol, avec l’idée de créer les simulateurs les plus performants du monde. Il a pour cela rassemblé autour de lui une vingtaine de personnes très expérimentées assurant en interne à la fois le développement, l'ingénierie (système, mécanique, électrique, électronique, contrôle, sécurité) et la fabrication de ces équipements très haut de gamme.

Le simulateur de conduite DMG-1 au centre des écrans vidéos qui assurent une immersion totale du pilote. 
Doc : Dynisma
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Cela lui permet de proposer aujourd’hui des simulateurs de conduite ayant les meilleures performances du marché, avec une latence inférieure à 4 ms et une bande passante très élevée, 55 à 100 Hz dans les 6 degrés de liberté. Ce qui est de l’ordre de 50 % plus performant que les autres simulateurs du marché. Des performances rendues possible par le co-développement simultané des systèmes mécaniques, électriques, électroniques et logiciels.

« L’augmentation de la bande passante est au cœur de la philosophie de nos simulateurs DMG (Dynisma Motion Generators). Une véritable expérience de conduite contient des informations à des fréquences bien supérieures à 30 Hz, notamment le bruit de la route, les vibrations du moteur, les vibrations de l'ABS et le retour d'information haute fidélité sur la dynamique du véhicule. Donc plus la bande passante est élevée plus la sensation de conduite est fidèle à la réalité et immersive, car le corps humain est sensible aux petits changements », explique l’ingénieur.

Spécification du DMG-1C

Charge utile nominale : 250 kg - 500 kg
Réponse du système
Bande passante de mouvement : 55 Hz -100 Hz dans tous les DDL
Latence de mouvement : 3-4 ms
Excursion maximale
Longitudinal : +/- 650 mm
Latéral : +/- 650 mm
Poussée : +/- 75 mm
Roulis : +/- 12°
Plongée : +/- 12°
Lacet : +/- 45°
Vitesse maximale
Translation : 1,5 m/s
Rotation : >60 °/s
Accélération maximale
Surtension, balancement, soulèvement : 20 m/s²
Roulis, tangage, lacet : 1 000 °/s²

De même, la faible latence, comprise entre 3 et 4 ms, fourni un retour rapide de la dynamique du véhicule. Cela signifie que le conducteur peut réagir plus rapidement à des événements tels que le survirage ou le passage sur des vibreurs, d’autant plus que les écrans immersifs entourant le simulateur ont une fréquence de rafraichissement de 240 Hz.

Pour cela, l’inertie de tous les systèmes multicorps en mouvement a été minimisée grâce à un recours important aux matériaux composites, de même les jeux et la friction ont fait l’objet d’optimisation pour être minimisés, c’est le Direct Drive. De plus, le système Feed Forward évite la boucle de rétroaction en envoyant simultanément les informations de mouvement aux actionneurs et à des modèles multicorps précis. Cela permet de transmettre quasi-instantanément les informations de repérage des mouvements sous la forme la plus brute possible directement au système vestibulaire du conducteur, afin de lui offrir une expérience sensorielle immédiate et immersive.

 

Simuler le simulateur

De la modélisation multicorps du système complet à l'analyse des contraintes des sous-systèmes, la simulation et l'optimisation constituent l'épine dorsale du processus de développement des systèmes DMG.

Les ensembles des outils de MathWorks et Dymola de Dassault Systèmes ont été utilisés dès le début du projet pour l’ingénierie système, afin d’éclairer les décisions de conception, puis pour développer et tester la sécurité des algorithmes de contrôle. La conception mécanique est quant à elle réalisée avec la suite d’outils PLM de Siemens Digital Industries Software, ainsi qu’avec les outils de simulation d’Altair Engineering pour optimiser la bande passante des systèmes DMG.

 


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Le principe du simulateur DMG

Le DMG-1C est composé d’une plate-forme intermédiaire sur laquelle est fixé le cockpit de la F1 par l’intermédiaire de 6 servo-vérins montés en triangle, ce qui permet de simuler dynamiquement des mouvements suivant les 6 degrés de liberté.

Afin de palier le faible débattement possible d’un tel système classique dans un plan horizontal, Dynisma a monté cette plate-forme intermédiaire sur une plate-forme de base via trois actionneurs linéaires eux aussi montés en triangle, c’est le Large Excursion Motion Generator. Il est donc ainsi possible de simuler des rotations et des grands déplacements dans le plan horizontal, ce qui, combiné aux mouvements du cockpit par rapport à la plate-forme intermédiaire, apporte un très grand réalisme au comportement du simulateur.

 

La Scuderia Ferrari mise sur la simulation

La Scuderia Ferrari vient d’installer dans un nouveau bâtiment de son complexe de Maranello, situé entre la Gestione Sportiva et la piste de Fiorano, un simulateur DMG-1C destiné au développement du projet 674, la voiture 2022 basée sur un nouveau règlement technique imposé par la FIA.


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« La simulation et la technologie numérique vont jouer un rôle de plus en plus important dans le développement d'une voiture de Formule 1 et nous pensons avoir fait le meilleur choix possible, en nous concentrant sur la création d'un outil qui nous permettra de faire un saut générationnel dans ce secteur », explique Gianmaria Fulgenzi, responsable de la Supply Chain de la Scuderia Ferrari.

 

DMG fait son entrée à Maranello

Une technologie d’avant-garde qui a séduit la Scuderia Ferrari qui vient, au terme de deux années de développement conjoint, de réceptionner un simulateur DMG-1C personnalisé pour mettre au point sa future voiture, qui répondra aux nouvelles réglementations mises en place par la FIA pour la saison de courses 2022. (Voir notre encadré)

Mais Dynisma entend mettre cette technologie issue de la F1 au service de l’ensemble des constructeurs automobiles de la planète. « Conçus à l’origine pour les équipes de sport automobile qui souhaitent optimiser les performances du pilote et de la voiture, ces simulateurs vont permettre aux constructeurs automobiles de transférer le développement de leur futurs modèles, de prototypes physiques parcourant des millions de kilomètres sur des circuits d’essais vers un environnement virtuel beaucoup plus confidentiel, en réduisant les délais, les coûts et l'impact carbone », estime Ash Warne.

En effet, ces simulateurs permettent aux constructeurs, aux équipementiers et aux fournisseurs de rang 1 d'effectuer des tests avancés tels que ceux de confort de conduite, de maniabilité, de dynamique de véhicules ou encore du développement des pneumatiques ou de systèmes d’aide à la conduite (ADAS) en toute sécurité. Le tout en réduisant le nombre de prototypes physiques fabriqués à la main et les millions de kilomètres de roulage.

 

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : https://www.dynisma.com/ 

Embarquez à bord d'une F1 pour faire le tour du Circuit de Monaco dans le simulateur DMG-1C de Dynisma.

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C'est pour cette raison qu'il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d'information pour commenter l'actualité que nous publions ou celle qu'il a pu glaner dans les évènements qu'il continue à suivre.

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