Brevet FR2002413A1 — publié le 19691017

L'invention se rapporte aux systèmesautorëgulateurs. Généralement, les systèmes de ce genre comprennent un organe moteur entraîné à partir d'une source sensible à des signaux de demande dérivés d'un dispositif actionné à la main ou autrement en même 5 temps qu'à des signaux de réaction représentant le mouvement de l'organe moteur précité. Le système peut être sensible aux varia-tiens d'une position, les signaux de réaction et les signaux de demande représentant respectivement la position réelle et la position que doit prendre l'organe moteur, ce dernier tendant à pren-10 dre un équilibre statique correspondant à la position demandée» Le système peut aussi être sensible à la vitesse instantanée d'un élément mobile, les signaux de réaction et les signaux de demande représentant respectivement la vitesse réelle et la vitesse voulue de l'organe moteur, ce dernier tendant à prendre 15 un équilibre dynamique correspondant à la vitesse de réglage voulue. Dans ce dernier cas, les signaux de réaction sont généralement produits par un transducteur sensible aux changement de vitesse (une génératrice tachymétrique par exemple) couplé mécanique-20 ment a l'organe moteur et capable de produire des signaux représentant la vitesse instantanée de fonctionnement de cet organe. Dans un agencement de ce genre, l'accouplement mécanique reliant l'organe moteur au transducteur assure un asservissement fini et encre en résonance à une fréquence qui dépend des carac-25 t=ristiques mécaniques du système. Cette résonance mécanique produit une composante de résonance correspondante dans les signaux de sortie provenant du transducteur. 11 va de - i le 3V3t;-as réii-git contre cette composante parasite ainsi que contre la composante de réaction, et provoque ainsi un foncticn-30 nement défectueux du système,, Etant donné qu'un tel système fonctionne en courant de repos (à bcucle fermée) et utilise de la réaction, l'effet de cette résonance est relativement supérieur à celui que pourrait produire une résonance mecanique similaire dans un système à 35 courant de travail (à bcucle ouverte) qui ferait fonctionner au même degré un organe moteur, i.ême en donnant plus de rigidité a l'accouplement mécanique ou en l'amortissant de façon appropriée, psr exemple en plaçant le transducteur aussi près que possible de l'organe moteur, on ne pourrait pas éliminer cette résonance 40 bien qu*on puisse éventuellement abaisser son amplitude ou déca- BAD ORIGNAL 69 04478 2 2002413 1er la fréquence à laquelle elle se produit. Selon un aspect de l'invention, un système autorégulateur comprend un organe moteur act_onné à partir d'une source sensible à des signaux de demande représentant la réponse attendue 5 à?!-1 organe moteur ainsi qu'à des signaux de réaction représentant la réponse réelle de cet organe, dans lequel les signaux de réaction sont dérivés, au moyen de filtres, de deux composantes représentant la réponse réelle de l'organe moteur et dérivés respectivement d1 un transducteur couplé directement à cet organe 10 et de cet organe lui-même, les filtres étant agencés de façon que les signaux de réaction contiennent une plus grande proportion des composantes dérivées dudit organe dans la limite des gammes de fréquences dans laquelle il se produit une résonance mécanique dans le système, ainsi qu'une plus grande proportion 15 des composantes dérivées du transducteur dans la limite des gammes de fréquences sans résonance mécanique. De préférence, on combine les composantes de signaux, de façon qu'elles se complètent mutuellement au niveau de résonance, de façon que les signaux de réaction résultants ne comportent 20 pratiquement pas de composantes de résonance. De préférence, dans la limite des gammes de fréquences contenant des résonances mécaniques, on combine les composantes de signaux en leur donnant des valeurs relatives qui sont dans un rapport inverse de celui des inerties respectives de l'organe 25 moteur et de l'inertie "de référence" du transducteur. Dans le présent exposé, le terme "inertie de référence" du transducteur désigne l'inertie efxective du transducteur dans le cas où celui-ci est indirectement et non directement couplé à l'organe acteur, par exemple au moyen d'un engrenage approprié. 30 Si le système considéré est sensible aux variations de vitesse, l'organe moteur peut être un moteur électrique et la composante de signal dérivée de cet organe lui-même est constituée par la force contre-électro-motrice du moteur ou dérivée de celle-ci. De préférence, un autre signal représentant la 35 vitesse de rotation du moteur est dérivé d'une génératrice tachymétrique ou d'un dispositif équivalent couplé mécaniquement au moteur pour se déplacer avec lui. De préférence, le signal de réaction est constitué uniquement par la composantre provenant de la génératrice tachymétrique 40 dans les gammes de fréquences sans résonance mécanique. ©AD ORIGINAL 69 04478 3 2002413 S'il s'agit d'un systeme électrique, on peut combiner les composantes de signaux au moyen d'un circuit "additionneur" comprenant des résistances convenablement échelonnées. Pour obtenir l'équilibre requis des composantes de signaux dans le signal de réaction appliqué à l'entrée de la source, le filtre utilisé comprend de préférence des filtres passe-bande et des filtres atténuateurs de bande que traversent respectivement les composantes de signaux provenant de l'organe de commande et du transducteur. Quand une résonance mécanique ne se produit que dans une seule gamme de fréquences, le filtre passe-bande est agencé de façon que sa bande passante se trouve dans cette gamme et comprenne cette résonance, ce filtre présentant un affaiblissement notable à l'extérieur de sa bande passante. Le filtre atténuateur de bande est agencé de façon correspondante afin que sa bande atténuée se trouve aussi dans cette gamme de fréquences de résonance. S'il se produit une résonance mécanique dans plusieurs gammes de fréquencesf il va de soi que les divers filtres utilisés doivent avoir des caractéristiques de transmission qui présentent plus d'une bande passante et plus d'un affaiblissement dans ces bandes. On va maintenant décrire plus particulièrement un exemple de réalisation de l'invention, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est ùn_'sch^a^i~^cîrciriT"^rûn~^^"t"emië""FéguIa^ teur selon l'invention. Les figures 2a et 2b sont des courbes caractéristiques des filtres utilisés dans le circuit de la figure 1. Gomme le montre la figure 1, le circuit considéré comprend un moteur électrique 2 alimenté à partir d'un amplificateur à sortie variaole 4 et entraînant une génératrice tachymétrique 6 au moyen d'un arbre 8 dont un prolongement 10 peut entraîner une charge 12 sous le contrôle du système. La génératrice 6 est destinée à émettre des signaux représentant la vitesse du moteur 2. Le moteur 2 constitue en outre unçéranche d'un pont dont les autres branches coaiprennent respectivement des résistances E.12 et Ii14 et une impédance E16. La sertie de ce pont, dérivée entre la borne de Jx16 adjacente au moteur 2 et un point intermédiaire entre E12 et H.14, comprend la force contre-électromo-trice du moteur 2 et représente aussi la vitesse du moteur 2. 69 04478 4 2002413 Le signal sortant de la génératrice 6 traverse un filtre 20 du type atténuateur et dont les caractéristiques de transmission sont représentées figure 2a. Le filtre 20 affaiblit les signaux précités dans la gamme de fréquences dans laquelle se produit 5 la résonance mécanique du système qui comprend entre autres le moteur 2, la génératrice 6 et les arbres 8 et 10. La composante de résonance mécanique dans le signal de sortie de la génératrice 6 produit un fonctionnement défectueux du système; on choisira donc les caractéristiques du filtre 20 de façon que la valeur 10 minimale de cette composante soit envoyée à l'entrée de l'amplificateur 4. Pour compenser la perte des signaux de vitesse absorbés par le filtre 20 dans les limites de la gamme des fréquences de résonance, on fait passer le signal de vitesse provenant du moteur 2 par un filtre 22 dont les caractéristiques de trans-15 mission sont représentées figure 2b. On peut ainsi n'envoyer de ce signal à l'amplificateur 4 que celui qui passe dans la bande affaiblie du filtre 20, ce qui provoque un affaiblissement notable dans les limites des gammes de fréquence extérieures à la bande des fréquences de résonance. 20 On combine les composantes de signaux qui ont traversé les filtres 20 et 22 dans un circuit additionneur comprenant des résistances R26 et R28 de façon à envoyer à l'entrée de l'amplificateur 4 un signal de réaction combiné qui représente la vitesse de rotation du moteur 2 mais qui ne comprend pas de composan-25 tes dues à une résonance mécanique. Pour obtenir ce signal combiné on s'arrange pour que les sorties respectives des filtres 20 et 22 soient dans la proportion des inerties ou des inerties de référence précitées de la génératrice 6 et du moteur 2, ce qu'on obtient simplement en donnant aux filtres des valeurs Q dans la 30 même proportion. Pour éviter toute interruption dans l'émission du signal de réaction dans les gammes de fréquences de réponse du système et particulièrement dans la gamme des fréquences de résonance mécanique, on s'arrange pour que les pentes de coupure respectives 35 des filtres 2C et 22 ne soient pas trop raides, de sorte que l'adaptation et le chevauchement des réponses pour obtenir une courbe de réponse globale sensiblement plate ne soient pas trop critiques et puissent êtie obtenus assez facilement. On a constaté que, dans ce cas, une valeur de Q égale à 10 pouvait convenir 40 Un signal de demande représentant la vitesse désirée par le 69 04478 5 2002413 raoteur 2 est alerté h l'amplificateur 4- par une résistance H30. On oppose ce signal au signal de réaction précité de façon à obtenir un si= n&l d'erreur eu'on injecte, a l' entrée de 1'a:.ip_ifi-cetsnr. Le signai de demande•est dérivé d'un "dispositif approprié 32 tel qu'une énéi'atx'ice t8Chyr.:étri--ue ou U" "C ïentic^ètre •ccnv«iab 1 e-ient ali.nenté, de préférence scX_icité :.iecar.iqueent v~rs une position cen.raie correspondant à une valeur de sortie nulxe. Il va de soi que, bien que l'exemple décrit soit un syste^e autorégalâteur sensible à une vitesse et dans lequel on réalise un équilibre dynamique quand on annule le signal d'erreur, on peut aussi appliquer l'invention quand on utilise un signal de vitesse pour stabiliser un système sensible aux variations d'une position donnée. Dans le uê..,ë esprit de généralisation, on peut appliquer l'invention à des systèmes autorégulateurs non-électriques, par exemple hydrauliques. BAD OWGJNA*- 69 04478 6 2002413 xiE VEKDÏOÀT1CN5 1. - Système autorégulateur, comprenant un organe soxeur alimenté par une source sensible à un signal de demande repré-sen"-.nt la réponse qu' on attend .le cet organe axnsx qu'à un signal de réaction représentant la réponse réelle obtenue, dans lequel le signal de réaction est dérivé par des filtres depuis deux composantes de signaux qui représentent les réponses réelles de cet organe et dérivés respectivement d'un transducteur couplé directement à cet organe et de cet ori;ane lui-sêuie, les filtres précités étent agencés de façcn que le signal de réaction " contienne une proportion plus grande de la composante provenant de l'organe précité, dans les limites d'une quelconque gamme de fréquences dans lesquelles se produit une résonance mécanique, ainsi qu'une proportion plus grande de la composante provenant du transducteur dans les gamines de fréquences sans résonance mécanique. 2. - Système autorégulateur suivant la revendication 1, dans lequel lesdites composantes sont combinées de façon qu'elles se complètent mutuellement au niveau de résonance, si bien que le signal de réaction résultant ne comporte pas de composante de résonance mécanique. 3. - Système autorégulateur suivant l'une des revendications 1 et 2, dans lequel, dans les gammes de fréquences à composantes de résonance mécanique, les amplitudes respectives des composantes sont dans le même rapport que les inerties respectives de l'organe moteur et du transducteur. 4. - Système autorégulaxeur suivant l'une quelconque des revendications précédentes mais du type sensible à des variations de vitesse, dans lequel l'or_ane moteur est un moteur électrique et la composante de signaux précitée est constituée par la force électromotrice de ce moteur ou dérivée de celle-ci. 5. - Système autorégulateur suivant la revendication 4, dans lequel le transducteur est une généraxrice tachymétrique ou un dispositif équivalent sensible à une vitesse et couplé mécaniquement au moteur de façon à être entraîné avec lui0 6. - Système aut-c régulât eur suivant la revendication 5, dans lequel le signal de réaction est constitué uniquement par la composante de signaux provenant de la génératrice précitée dans les garâmes de fréquences sans résonance mécanique. 7. - Système autorégulateur suivant l'une quelconque des BAD OftGlNAL 69 04478 7 2002413 revendications précédentes mais dans sa version électrique, caractérisé en ce que pour combiner les composantes de signaux précités, on utilise un circuit additionneur comprenant des résistances convenablement échelonnées. 8. - Système autorégulateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les filtres précités comprennent des filtres passe-bande et des filtres atténuateurs par lesquels on fait passer respectivement les composantes de signaux provenant respectivement de l'organe moteur et du transducteur, la ou chaque bande passante et chaque bande affaiblie de ces filtres recevant la ou chaque fréquence de résonance mécanique du système.