Brevet FR2006093A1 — publié le 19691219

Il a été reconnu dans la technique antérieure qu'il é-tait nécessaire et désirable de posséder des systèmes de commande redondants faisant appel à plusieurs sources de pression de fluide. Lors de l'utilisation de tels systèmes de commande redondants dans 5 lesquels le signal de contrôle est un signal de pression de fluide* il a été découvert que des variations dans la pression de retour entre les sources de pression cfes systèmes peuvent engendrer des signaux de pression qui sont appliqués au comparateur. De tels signaux de pression ont pour résultat la production dans le compara-10 teur d'un signal de sortie qui est appliqué aux moyens de commutation., ce qui amène le système à un transfert de commande. Il a en outre été déterminé que les variations dans les pressions de retour d'une source de pre&sion du système à une autre dans des conditions , 2 de fonctionnement normales peuvent atteindre 105 kgs/cm . 15 Un comparateur de signaux de pression suivant lâ présente invention comprend un premier et un second moyen sensiblqg à Japres-sionj chacun d'eux étant connecté de façon à recevoir des premiers et des seconds signaux de pression et les retours respectifs qui leur sont associés. Des moyens connectent entre eux le premier et 20 le second moyen sensibles à la pression de façon- à offrir un signal de sortie lorsque la somme algébrique des forces produites par l'application des signaux de pression ét de retour associés aux moyens sensibles à la pression respectifs dépasse une valeur prédéterminée. D'autres détails et particularités de l'invention ressor-2 5 tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non li-fnitatif et en se référant aux dessins annexés* dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique dJun système de commande redondant qui peut incorporer un comparateur de ' pression compensé suivant la présente'invention. 1 J . • 30 La figure 2 est une représentatio'h schématique d'une for me de moyens de servo-commande qui peuvent être utilisés dans un système du type illustré à la figure 1. La figure 3 représente une forme de réalisation d'un comparateur suivant la présente invention. 35 La figure 4 représente une variante de réalisation du com parateur suivant la présente invention. En se référant à la figure lj on y a illustré d'une façon générale un système de commande redondant qui est conçu de façon à 69 11280 2 2006093 offrir un écoulement de fluide sous pression vers un organe d'ac-tionnement 11 qui est connecté de .façon à situer.une charge 12* comme représenté par la ligne en pointillés 13. Il doit être expressément entendu que la charge 12 peut être n'importe quelle charge 5 désirée* comme par exemple une surface de commande d'un avion à hautes performances* ou un objet analogue. L'écoulement de fluide vers l'organe d'actionnement 11 suivant .1'interconnexion 14 est commandé par des moyens de commutation 15..L'écoulement du fluide dans les moyens de conmutation 15 se fait suivant les lignes .16 et 10 17 et la sortie à partir des moyens de commutation. 15 est commandée par un signal offert sur une ligne 18 à partir du comparateur et générateur de signal d'erreur 20. : Les signaux qui. sont appliqués à ce comparateur et générateur de signal d'erreur 20 sont produits dans des moyens de servo-15 commande* comme par exemple les premier* second et troisième moyens de servo-commande 30*40 et 50* respectivement. Chacun de ces moyens de servo-commande reçoit des signaux de commande pratiquement identiques qui lui sont appliqués par 1'intermédiaire des lignes 31 et 32* comme illustré. Il doit également être expressément entendu que 20 ces signaux de commande peuvent être de nature électrique* mécanique ou une combinaison de ceux-ci etqiïls peuvent être produits de n'importe quelle façon connue dans la technique. Chacun des moyens , de servo-commande possède une source de pression P1*P2* P3 qui lui est connectée respectivement* conjointement avec son retour de sys-25 tème associé RI* R2* R3* respectivement. Des premier* second et troisième appareils de contrôle 33*43 et 53* respectivement* sont connectés aux premier*, second et troisième moyens de servo-commande. Chacun de ces appareils de contrôle produit un signal de pression qui est proportionnel à la réponse des .moye.ns de servo-commande 30 respectifs vis-à-vis des signaux.de.commande d'entrée qui lui sont appliqués. Les signaux de pression de.contrôle sont appliqués le long des. lignes 34* 44 et 54* respectivement* -à: partir des premier, . . second et troisième, appareils de contrôle* a,u comparateur et générateur de signal d'erreur 20. 1.1 convient également de remarquer 35 que les. retours de système respectifs.R1*R2* .et R3 sont connectés à ce comparateur et générateur de signal d'erreur 20. Une façon particulière suivant laquelle, les signaux de pression de contrôle sont produits est illustrée schématiquement à 11280 3 2006093 la figure 2, à laquelle on se référera à présent. Comme illustré dans celle-ci , un moteur de couple 60 constitué par une armature 61 et un bobinage 62 auquel des signaux de commande sont appliqués, dans le présent cas des signaux de commande électriques est re-5 présenté- L'application des signaux de commande amène l'armature à pivoter autour d'un point pivot P, en amenant une pale 63 à changer de position par rapport à une paire d'ajutages 64,65. Le mouvement de la pale 63 provoque ainsi l'apparition d'une différence de pression aux ajutages 64,65 et celle-ci est appliquée par les 10 lignes 66,67 aux chambres 68,69. La différence de pression ainsi produite dans les chambres 68,69 amène la soupape de commande 71 à se déplacer dans le cylindre 72, en provoquant par conséquent un écoulement de fluide sous pression depuis sa source P vers et à partir de l'organe d'actionnement le long des lignes 73,74, comme 15 il est bien connu dans la technique. Alors que la soupape de commande 71 se déplace dans le cylindre 72, une pale supplémentaire 75 qui est ancrée au carter à une de ses extrémités, comme représenté, se déplace également par rapport a un ajutage 76 par l'intermédiaire duquel s'écoule un fluide provenant de la source P. 20 Alors que la pale 75 se déplace par rapport à l'ajutage 76, un signal de pression de contrôle est engendré dans la ligne 77, signal qui est proportionnel en tout temps à la position de la soupape de commande 71. Comme indiqué, le retour de système R est connecté par les lignes 78 à la chambre 79 dans laquelle sont situées les pales 25 63 et 75 ainsi qu'au comparateur. Une structure semblable à celle illustrée à la figure 2 serait reproduite pour un second et un troisième moyen de servo-commande 40 et 50 (figure 1). Dans chaque cas, le signal de pression de contrôle appliqué par la ligne 34, 44 ou 54 (figure 1) correspondrait à celui de la ligne 77 de la fi-30 gure 2 et les signaux de retour appliqués par les lignes 35, 45 et 55 de la figure 1 seraient semblables à celui provenant de la ligne 78 illustrée à la figure 2. En se référant à présent plus particulièrement à la figure 3, on y a illustré une forme de comparateur réalisée suivant 35 la présente invention et destinée à être compensée en pression. Comme représenté, un premier moyen sesible à la pression tel qu'un organe de noyau 101, est disposé à coulissement dans un cylindre 102 qui est divisé par cet organe de noyau 101 en une première chambre 69 11280 4 2006093 103 et une seconde chambre 104. La première,chambre 103 est connectée par un conduit 105 de façon à recevoir un signal de contrôle de pression, par exemple le long de la ligne 34 à partir du premier appareil de servo-contrôle (figure 1). Ce signal de contrôle 5 de pression est engendré comme représenté à la figure 2 à partir de la source de pression Pl. La, chambre 104 est connectée par un conduit 106 de façon à recevoir la pression de retour provenant di retour de système (RI) associé au signal de contrôle de pression appliqué à la chambre 103, par exemple le retour RI provenant de la 10 ligne 35 (figure 1). Des moyens de ressort 107 sont introduits dans la chambre 103 et s'appliquent contre la paroi•d1 extrémité 108 de celle-ci et contre une face 109 de l'organe de noyau loi. On a également illustré un second moyen sensible à la pression 110 qui est identique quant à sa structure au premier moy-15 en 100 et ceci est indiqué par l'utilisation des mêmes références utilisées pour décrire la structure du premier moyen sensible à la pression 100,.ces références étant accompagnées d'un signe Le second moyen sensible à la pression 110 est destiné à recevoir le signal de contrôle de pression provenant par exemple du second ap-20 pareil de contrôle, par l'intermédiaire de la ligne 44, comme représenté. Ce signal de contrôle de pression est engendré comme représenté à la figure 2 à partir de la source de pression P2. La pression de retour provenant de la source de fluide associée telle que R2 est appliquée par l'intermédiaire de la ligne 45, comme re-25- présenté. Ainsi, les premier et second moyens sensibles à la pression 100 et 110 reçoivent les premier et second signaux de pression de contrôle et les pressions de retour du système qui leur sont respectivement associées. Dés moyens d'interconnexion sous la forme d'une tige 121 30 s'étendent entre les chambres 104-104' et une extrémité 122 de cette tige engage la face 123 de l'organe de noyau 101 tandis que son extrémité opposée 124 engage la face 12 5 de l'organe de noyau 101'. Comme représenté, la tige 121 est disposée à:11 intérieur d'un cylindre.12 6 et définit une partie de diamètre réduit 127. 35 Le cylindre 12 6 définit une première lumière 128 et des seconde et troisième lumières 129 et 130, respectivement. Lorsque la tige 121 se déplace à l'intérieur du cylindre 12 6, comme expliqué plus en détails ci-après, la lumière 12 8 peut être mise en communication a- 11280 5 2006093 vec la lumière 12 9 ou la lumière 130, suivant le sens et l'amplitude du mouvement de la tige 121. De la sorte, une source de signal de pression 131 peut être connectée par l'intermédiaire des lignes 132 et 18 aux moyens de commutation 15 (figure 1). 5 II convient de remarquer que la tige 121 doit se déplacer dans le cylindre 12 6 d'une distance prédéterminée désignée par X avant que la source de signal de pression 131 ne soit connectée par la ligne 18, comme décrit précédemment. Cette distance "X" peut ê-tre parcourue par la tige 121 uniquement lorsque la différence des 10 forces engendrées par l'application des signaux de pression aux surfaces 109 et 109' des organes de noyau 101 et loi', respectivement, est suffisamment grande pour surmonter la force appliquée par les moyens de ressort respectif 107 et loi's suivant le sens de déplacement de la tige 121. On admettra les définitions suivan-15 tes : Pml est le signal de pression de contrôle provenant du premier appareil de contrôle et appliqué à la chambre 103 ; Pm2 est le signal de pression de contrôle appliqué à partir du second appareil de contrôle à la chambre 103'? 20 est la pression de retour pour la source de pression'P^: R^ est la pression de retour pour la source de pression P^? A est la superficie en section transversale de l'organe de noyau 101; ■ A£ est la superficie en section transversale de la tige 121; A^ est la superficie en section transversale de l'organe de noyau 25 101'; - Fgl est la constante de ressort pour, leytessort 107 et Fg2 est la constante de ressort pour le ressort 107'., ce qui permet d'établir un équilibre des forces pour la structure de comparateur illustrée à la figure 3 comme suit : 30 (1) FI + PI An - R, A, + R A„ = F 2 + P 2 A_ — R_ A, + R_ A_ s ml 1112 s m3 23 22 étant donné que A^ = A^ par suite de la conception, on prend F , - F - = F SX s En différentiant pour des variations de Pm^ et/ou P^ (2) Ax dPml - A1 dP^ = dFs 35 en prenant dF - K (taux de ressort x déplacement) et (dpml " a£W> ** V ' ' ' on a alors : „ ■ 69 11280 6 2006093 A P A. = K . (3) m 1 x En connaissant A en tant que différence prédéterminée Pml et âe Pm2 Pour lamelle le noyau de comparateur devrait se déplacer et transmettre le signal et en connaissant (et par conséquent A3) d'après lés nécessités de la conception, on peut déterminer le taux du ressort K ou le déplacement x. Pour obtenir l'effet de là pression de retour3 on diffé- rentie l'équation (1) pour des variations dans P ,, R. et F : . - atl .1-. s (4}A dP - A dR. + dR = dF = K *1 ~'ml "1 ~"l ' "2 ""1 "s . xxx ou 10 (5) A. (dP . - -dR, ) + a dR = K 1 ml x 2 1 x _ : Par définition, une variation dans R ( dR.,} a pour résultat la même variation dans P , ?d P , } ou dp = dR, mi ml ml 1 et par conséquent (A2 âR1 = Kx (6) 15 La pression de contrôle comparée, P ,.., sera alors s mi P ,7 = x =2' dR, m 1 -jy- —1 qui Le pourcentage 1 de la pression de retour/entrera dans la comparaison de P , avec P _ sera alors : ml. A! dRl 20 A„ (fa _ 2 x 100 = 2 x 100 dRl hl Bar conséquent, en rendant grand par rapport à Ajj le pourcentage de l'effet de la pression de retour peut être fortement réduit. 25 Comme il est bien connu dans la technique, toute modifies tion dans la pression de retour d'une source de fluide sous pressio donnée est directement réfléchie dans la source de fluide sous près sion. On peut par conséquent aisément se rendre compte que le campa rateur réalisé suivant la présente invention empêche les fluctua- 30 tions de pression dans le retour de la source de fluide (à l'exception de l'influence du diamètre de la tige 121) d'intervenir dans le fonctionnement du comparateur. Ainsi, un signal d'erreur véritable est engendré lorsqu'on utilise une structure telle que celle illustrée à la figure 3. 35 En se référant à présent à la figure 4, on y a illustré une variante de la structure représentée à la figure 3. Comme il sera aisément évident pour les techniciens en la matière, la différence principale entre les deux structures est que dans celle de 69 11280 7 2006093 la figure 4 on a utilisé un seul ressort 151 en tant que charge préalable prédéterminée par opposition à la disposition d'un ressort en contact avec chacun des moyens de cylindre. Afin d'utiliser un seul ressort 151, une tige de prolongement 152 est fixée 5 aux moyens de noyau 153 et elle se termine par une partie de tête 154. Des bagues de retenue 155 et 156 sont placées à l'intérieur de la chambre 157 pour maintenir le ressort 151 en place et afin d'offrir un bon transfert de force entre le mécanisme du comparateur et le ressort alors qu'il se déplace dans l'un et l'autre 10 sens. Sous tous les autres aspects, le dispositif de la figure 4 est identique à celui illustré à la figure 3 et décrit précédemment. Par conséquent, on ne donnera pas une description supplémentaire de la forme de réalisation de cette figure 4. Il doit être entendu que la présente invention n'est en 15 aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet . 69 11280 8 2006093 REVErcDTnATTOHS 1.Comparateur destiné à détecter une discordance entre un premier et un second signal de pression qui lui sont appliqué?, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen sensible à la pression connecté de façon à recevoir ce premier signal de pression 5 et le retour de système qui lui est associé, un second moyen sensible à la pression connecté de façon à recevoir le second signal de pression et le retour de système qui lui est associé, des moyens interconnectant les premier et second moyens sensibles à la pression de façon à offrir un signal de sortie uniquement lorsque la 10 somme algébrique des forces provenant de ces premier et second signaux de pression et des retours associés est supérieure à une valeur prédéterminée. 2. Comparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second moyens sensibles à la pression sont 15 chacun constitués par un organe de noyau mobile auquel le signal de pression respectif et le retour associé sont appliqués à des faces opposées, ces faces opposées se trouvant efficacement isolées pour la pression du fluide l'une de l'autre. 3. Comparateur suivant la revendication 2, caractérisé. 20 en ce que la valeur prédéterminée est déterminée par des moyens de ressort connectés de façon à' limiter efficacement le mouvement des organes de noyau jusqu'à ce que cette valeur prédéterminée ait été dépassée. 4. Comparateur suivant la revendication 3,caractérisé en 25 ce que les moyens d'interconnexion sont constitués par une tige engageant chacun des organes de noyau, cette tige, lors du déplacement des organes de noyau, établissant une communication avec une pression afin d'offrir ainsi le signal de sortie précité. 5. Comparateur suivant la revendication 4, caractérisé 30 en ce que la superficie en section transversale de la tige est nettement inférieure à la superficie en section transversale de chacun des organes de noyau. 6. Comparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen sensible à la pression comprend des pre-35 miejs moyens de cylindre, le second moyen sensible à la pression comprend des seconds moyens de cylindre, un premier organe coulissant étant disposé dans les premiers moyens de cylindre afin de 11280 9 2006093 définir les première et seconde chambres pratiquement isolées dans ceux-ci, des moyens connectant le premier signal de pression et le retour de système qui lui est associé, respectivement, à la première et à la seconde chambre, et un second organe coulissant étant 5" disposé dans les seconds moyens de cylindre afin de définir des troisième et quatrième chambres pratiquement isolées dans ceux-ci, des moyens connectant le second signal de pression et le retour de système qui lui est associé à ces troisième et quatrième chambres, respectivement, et les moyens d'interconnexion comportant des moyens de commutation pouvant être actionnés par un déplacement des organes coulissants précités sous l'effet d'une discordance entre les premier et second signaux de pression. 7. Comparateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commutation sont constitués par un troisiè-15 me organe coulissant disposé dans des troisièmes moyens de cylindre, ce troisième organe coulissant étant en engagement d'entraînement effectif avec les premier et second organes coulissants. 8. Comparateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les troisièmes moyens de cylindre définissent des première 2/0 et seconde parties, la communication entre celles-ci étant bloquée par le troisième organe coulissant, sauf au, cours de la période pendant laquelle les premier et second organes coulissants se déplacent sous l'effet d'une discordance entre les premier et second signaux de pression.