Brevet FR2001952A1 — publié le 19691003

La présente invention est relative à un dispositif de commande et de régulation. Conformément à celle-ci, un dispositif destiné à commander deux ou plusieurs unités de sortie comprend des moyens 5 propres à agir collectivement sur ces unités, et des moyens propres à agir sur chaque unité individuellement, indépendamment des moyens collectifs, ainsi que des boucles fermées dont on dérive un signal d'erreur résultant de la différence entre la sortie de l'unité considérée et la sortie moyenne de deux ou de 10 toutes les unités. Les boucles fermées amènent les sorties individuelles à tendre à l'égalité, que les gains des unités individuelles soient égaux, ou non. Des exemples de réalisation des dispositifs conformes à l'invention seront maintenant décrits en se référant, aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente le schéma d'une forme de réalisation de base de l'invention. La figure 2 est le schéma d'une forme de réalisation 20 plus complexe. La figure 3 représente en détails le renvoi à engrenages schématiquement indiqué dans la figure 2. La figure 4 est une vue de détail d'un dispositif de réglage du combustible constituant une variante du renvoi à 25 /• engrenages montre dans les figures 2 et 3. En se référant à la figure 1, on voit que deux unités de sortie A,B, fournissant des signaux de sortie A1, B1, peuvent être commandées par un unique signal de demande C appliqué à une ^ jonction additive D. Les signaux de sortie A1, B1 aboutissent à un amplificateur additif E qui fournit un signal de réaction F qui représente la moyenne des signaux A1 , B1 et qui est appliqué à la jonction additive D, pour être soustrait du signal de commande C, afin de fournir un signal d'erreur G qui est appliqué ^ à chacune des deux jonctions additives A2, B2 dont les sorties A3, E3 commandent les unités respectives A, B. La boucle F, G constitue un moyen de commande collective des unités A, B mais, quoiqu'elle assure bien que la sortie moyenne des unités A, B soit conforme à la demande, elle ne peut assurer par elle-mêmè que les sorties individuelles A1, B1 soient égales, du fait que c9 .v-57 2001952 les unités A, B peuvent avoir des caractéristiques ou gains différents. Pour assurer que les signaux A1, B1 soient égaux, ceux-ci sont respectivement appliqués à des jonctions additives A4, B4, ainsi que le signal de réaction F, pour donner des signaux d'er-5 reur A5, B5 qui sont respectivement appliqués aux jonctions additives A2, B2. Si l'un ou l'autre des signaux A1, B1 s'écarte de sa valeur moyenne, les signaux A5» B5 agiront pour modifier les signaux A3 ou B3, selon le cas, dans le sens qui modifiera les sorties A1 , B1 pour les ramener à la moyenne. 10 Le dispositif représenté dans la figure 2 est applicable à la commande de trois moteurs 1,2,3 comportant une turbine à gaz, ces moteurs constituant des unités de sortie de puissance, ou des groupes fournissant la puissance nécessaire à la propulsion ou à l'ascension d'un aéronef 10. Des dispositifs d'alimentation 15 en combustible comportent pour chaque moteur une vanne d'étranglement 11 commandée par un arbre de sortie individuel 12 appartenant à un renvoi à engrenages 13. Ce renvoi est relié à un moteur élèctrique 14 pour 1'entrainement collectif des arbres 12, et à des moteurs électriques 15 pour entrainer les arbres 12 PO individuellement. Le renvoi à engrenages 13 sera décrit plus en détails dans la suite. Le dispositif comporte une section 20 dans laquelle un signal de demande 21 est appliqué à trois jonctions additives 22 dont chacune correspond à un moteur, des signaux de réaction 23 25 émanant des moteurs respectifs aboutissant à ces jonctions additives pour donner des signaux d'erreur individuels 24. En d'autres termes, les signaux 24 résultent de la différence entre le signal 21 et les signaux respectifs 23. Les signaux d'erreur 24 sont appliqués à un amplificateur additif 25 qui fournit un signal 26 représentant la moyenne des signaux 24. Le signal 26 commande le moteur 14. Les signaux 24 et le signal 26 sont appliqués à des jonctions additives 27 pour donner des signaux 28 qui représentent l'erreur pour chacun des moteurs, c'est-à-dire la différence entre le signal moyen 26 et les signaux d'erreur individuels 24. 35 Les signaux d'erreur 28 commandent les moteurs 15. En fonctionnement, le signal de commande 21 agit sur le moteur 14 par l'intermédiaire du signal moyen d'erreur 26, et ce moteur est stoppé lorsque le signal 26 atteint la valeur zéro. Si les signaux d'erreur individuels 24 n'ont pas atteint la 69 35L7 r f% fi.îpp £- 0 U ! ; j 2 valeur zéro, les moteurs 15 agiront- pour obtenir ce résul '.si, ce sorte que le cl:--] ositif assurera 1"- conformité entre chaque signal de réaction 23 et le signal de demande 21. On notera que le dispositif n'assure ras nécessairement 5 des débits de combustible égaux pour les différents moteurs, mais bien des serties égales pour tous les moteurs, les débits de combustible peuvent être différents, compte tenu ces gains particuliers des moteurs individuels. Dans le présent exemple le signal 21 est un signal de 10 demande répondant à la vitesse du moteur, et les signaux 23 sont par conséquent des signaux de réaction répondant à la vitesse des moteurs. On peut utiliser de la même manière des signaux répondant à un paramètre autre que la vitesse des moteurs. Par exemple, un signal de demande 29 répondant à une température donnée de la "*5 tuyère des réacteurs pourra être appliqué aux jonctions additives 30, auxquelles sont également appliqués des signaux de réaction 31 répondant aux températures instantanées de ces tuyères, pour donner des signaux d'erreur 32. Les demandes répondant à une vitesse et à une température données pourront être exploitées 20 simultanément à condition que, dans chaque moteur, si les deux paramètres n'atteignent pas simultanément leur valeur demandée, le débit de combustible pour le moteur considéré soit déterminé par le paramètre qui atteint le premier la valeur en excès. A cet effet, les signaux d'erreur 24, 32 sont rassemblés dans des 25 dispositifs discriminateurs 33 et, comme on l'a représenté, ce sont en fait les sorties de ces dispositifs 33 qui sont appliquées à l'amplificateur 25 et aux jonctions 27. Généralement, le signal de demande 21 est susceptible ^ d'agir sur le moteur 14 par l'intermédiaire de la boucle fermée 23, 26 dont le signal d'erreur 26 représente la moyenne des signaux d'erreur individuels 24 qui résultent des différences entre le signal de demande 21 et les signaux individuels de réaction ou de sortie 23, et où les signaux d'erreur 28 commandant les moteurs ^ individuels sont obtenus par les différences entre le signal moyen d'erreur 26 et les signaux d'erreur Individuels 24. Une relation correspondante existe entre les signaux 29, 31, 32, 26. C'est essentiellement la présence ces dispositifs discriminateurs 33 qui rend désirable que le signal moyen 26 sc;t cb-tenu à partir des signaux 'erreur 24 ou 32. Lorsqu'un signal bad original 69 3557 2001952 d'erreur tel que 24, ou 32 est indépendant de tout blocage par rapport à d'autres signaux d'erreur, assuré par exemple par un dispositif discriminateur à maxima ou à minima, le signal moyen peut être obtenu directement à partir des signaux de réaction, 5 ainsi qu'on le précisera ci-après. Le dispositif comporte également une section 40 dans laquelle un signal de demande 41 correspondant à un paramètre de vol, par exemple la vitesse de l'aéronef, est appliqué à une jonction additive 42, en même temps qu'un signal de réaction 43 10 correspondant à la vitesse instantanée, pour donner un signal d'erreur 44 qui commandera le moteur 14. Le signal 43 est l'équivalent, ou une fonction, de la sortie ou poussée collective des moteurs. Pour assurer que ces moteurs fourniront des poussées égales, des signaux de réaction 45 correspondant au taux de pres- 15 sion des moteurs, pratiquement proportionnel à la poussée, sont appliqués depuis les moteurs respectifs à un amplificateur additif 46 propre à fournir un signal 47 qui constitue la moyenne des signaux d'erreur 45, et qui est appliqué à chacune des jonctions 2q additives 48, en même temps que le s signaux d'erreur individuels 45, pour donner des signaux d'erreur 49 commandant les moteurs respectifs 15. Si la poussée de l'un quelconque des moteurs s'écarte de la moyenne représentée par le signal 47, un signal d'erreur 49 sera appliqué à ce moteur 15, afin de ramener la pous-2^ sée à la valeur moyenne. Cette valeur moyenne est elle-même déterminée par la boucle 43, 44 qui amène la poussée totale à prendre la valeur conforme à la demande de vitesse de l'aéronef. On notera que, dans la section 40, la valeur moyenne du paramètre considéré est déterminée par la partie de réaction non 30 de la boucle, et/par la partie d'erreur, comme dans la section 20. De plus, dans la section 40, la demande agit sur le moteur 14 par l'intermédiaire d'une boucle, savoir la boucle 43, 44 qui est indépendante de la boucle 45, 47 par l1intermédiaire de laquelle les moteurs 15 sont commandés. 35 Des commutateurs 50, 51 associes sont prévus pour passer du contrôle dû à la section 20 au contrôle dû à la section 40, et vice-versa. Le dispositif comporte encore une section 60, destinée au contrôle du roulis et du tangage de l'aéronef, dans le cas 40 où les moteurs sont des moteurs ascensionnels. 69 3557 5 2001952 On supposera que les moteurs 1 et 3 sont disposés laté- , ralement de part et d'autre de l'aéronef, de sorte que des écarts entre les poussées fournies par ces moteurs provoqueront une modification dans le couple de roulis de l'aéronef. Au contraire 5 le moteur 2 est espacé des moteurs 1, 3 dans le sens longitudinal de façon qu'une modification de la poussée de ce moteur 2 par rapport à celle des moteurs 1, 3 ait pour résultat une variation dans le couple de tangage de l'aéronef. Le roulis est commandé par un signal de demande 61 appliqué à une jonction additive 62 10 en même temps qu'un signal de réaction 63 répondant à l'attitude instantanée en roulis de l'aéronef, pour donner un signal d'erreur 64 appliqué directement au moteur 1, et appliqué au moteur 3 par l'intermédiaire d'un inverseur 65. Une modification du signal 61, de part et d'autre de la valeur zéro, provoque une modification 15 correspondante de l'attitude en roulis de l'aéronef. Si au contraire le signal 51 est égal à zéro, le signal d'erreur 64 agit pour maintenir stable l'attitude en roulis de l'aéronef. Le tangage est contrôlé par un signal de demande 71 appliqué à une autre jonction additive 72 en même temps qu'un signal 20 * de réaction 73 répondant à l'angle instantané de tangage de l'aéronef pour donner un signal d'erreur en tangage 74 appliqué directement au moteur 2, et appliqué aux moteurs 1, 3 par l'intermédiaire d'un inverseur 75. Un écart du signal 71 de part et d'autre du zéro provoque une ^od^fication correspondante de l'attitude en 25 et si le signalai est feala zéro,l'attitude en tangage de l'aeronef tangage de 1'aeronef/est maintenue constante. Avec l'utilisation des moteurs 1,2,3 comme moteurs ascensionnels, on notera que la section 40 peut être employée pour le contrôle de la vitesse verticale de l'aéronef, à condition que le ^ signal de réaction 43 soit solidaire d'un organe approprié mesurant la vitesse verticale. La section 40 agit alors pour égaliser les poussées des moteurs, en même temps que la section 60 ajoute un contrôle da roulis et du tangage de l'aéronef. Généralement, la section 60 constitue un dispositif propre à sélectivement court-circuiter les boucles commandant les 3 5 moteurs individuels 15, afin de faire intervenir ces boucles individuellement, comme requis. Le renvoi à engrenages 13 représenté dans la figure 3 comprend des unités 80 constituant des différentiels, chacune-d'elles comportant deux pignons coniques d'entrée 81, 82 et un 40 69 3557 6 2001952 organe de sortie constitué par un pignon planétaire 83 et une cage 84 pour celui-ci. Les pignons 81 de chaque unité 80 sont reliés à un arbre commun 85 qui est entrainé par le moteur 15. Le pignon 82 de chaque unité 80 est entrainé par le moteur 14 5 correspondant, par l'intermédiaire du renvoi d'engrenages 86. Chaque cage 84 est reliée, au moyen d'un couple d'engrenages 87, 88, à l'un des arbres 12, par l'intermédiaire d'un accouplement électromagnétique 89. Les arbres 12 respectifs passent l'un à l'intérieur de l'autre et, à la sortie du renvoi d'en-10 grenages 13, ils sont chacun reliés à un câble 90 de commande de la vanne 11 associée. Les arbres 12 sont d'autre part/reliés à un levier à main 91, ce qui permet l'actionner les vannes 11 manuellement, si nécessaire. Les accouplements 89 sont normalement libérés, de sorte qu'en cas de défaillance de l'installais tion électrique les vannes 11 pourront être actionnées par les leviers 91• Au lieu d'être commandées par le renvoi à engrenages 13, les vannes 11 peuvent aussi être commandées directement par le moteur 14 » comme le montre la figure 4, de façon à être ou- 20 vertes et fermées ensemble, alors que les moteurs 15 agissent sur les vannes auxiliaires 100 montées dans chacune des canalisations de combustible désignées par 101, ces vannes auxiliaires 100 étant placées en aval des vannes 11. Les mécanismes différentiels appartenant au renvoi à 25 engrenages 13 représentent l'avantage qu'en ce qui concerne chaque moteur ou groupe propulseur tant le moteur 14 que le moteur 15 correspondant assureront le contrôle total du débit de combustible, c'est-à-dire que si l'un des moteurs fait défaut, ^ l'autre moteur pourra assumer le service ou que si, par suite d'une défaillance, l'un des deux moteurs demande une quantité trop élevée de combustible, l'autre moteur pourra complètement compenser négativement cette demande excessive. Ce n'est pas le cas pour les vannes auxiliaires 100 qui, par conséquent, sont seulement utilisées dans les cas où il est suffisant, en vue des commandes individuelles, d'exercer sur les débits de combustible un contrôle limité. 69 3557 7 2001952 REVENDICATIONS 1. - Dispositif destiné à commander deux ou plusieurs unités de ^ sortie, comprenant des moyens propres à agir collectiveme.nt sur ces unités, et des moyens propres à agir sur chaque unité individuellement, indépendamment des moyens collectifs, ainsi que des dispositifs à boucles fermées dont on dérive un signal d'erreur résultant de la différence entre la sortie de l'unité 10 considérée et la sortie moyenne de deux ou de toutes les unités. 2. - Dispositif suivant la Revendication 1, dans lequel les unités ;3ont commandées au moyen d'un signal de demande appliqué de façon à agir sur les moyens de commande collectifs par l'intermédiaire d'un dispositif à boucle fermée dont le signal 15 d'erreur correspond à la différence entre ledit signal de demande et ladite sortie moyenne. 3. - Dispositif suivant la Revendication 1, dans lequel les unités sont commandées au moyen d'un signal de demande propre à agir sur les moyens de commande collectifs par l'intermédiaire 20 d'un dispositif à boucle fermée dont le signal d'erreur correspond à la différence entre ledit signal de demande et la sortie collective des unités. 4. - Dispositif suivant la Revendication 1, dans lequel des unités peuvent être commandées par un signal de demande propre 25 à agir sur les moyens de commande collectifs par l'intermédiaire de boucles fermées dont le signal d'erreur est un signal d'erreur moyen correspondant à la moyenne des signaux d'erreur individuels qui résultent des différences entre le signal de demande et les sorties des unités respectives, les signaux d'erreur destinés à 30 la commande des unités individuelles résultant des différences entre ledit signal d'erreur moyen et les signaux d'erreur individuels respectifs. 5. - Dispositif suivant l'une quelconque des Revendications précédentes, dans lequel les moyens destinés à commander les unités 35 comportent, pour chaque unité, un différentiel susceptible de fournir une sortie qui constitue la somme de deux entrées, et dans lequel l'une des entrées est susceptible d'être commandée par un signal unique, de façon à agir ainsi collectivement sur toutes les unités, alors que l'autre entrée est susceptible 40 d'être commandée par des signaux individuels, de façon à agir 69 3557 s 2001952 individuellement sur les unités. 6. - Dispositif suivant l'une quelconque des Revendications pré cédentes comportant des moyens propres à court-circuiter sélectivement les boucles fermées individuelles, de façon à sélectivement commander l'application des signaux d'erreur à ces unité individuelles.