Brevet FR2462520A1 — publié le 19810213

PROCEDE DE COMMANDE DE LA PRODUCTION D'UNE DRAGUE La présente invention concerne un procédé de commande de la production d'une drague par commande de la concentration du mélange, de façon à s'approcher aussi près que possible de la concentration maximale désirée. On connaît de façon générale un procédé de ce type. Au cours des opérations de dragage, il est important de parvenir à la production la plus élevée possible. Ceci signifie que, compte tenu du dispositif de dragage choisi, on doit chercher à obtenir la plus grande quantité possi- ble de matière solide avec la plus petite quantité possi- ble d'eau, c'est-à-dire un mélange de concentration élevée. Si la drague est une drague à godets, on commande le degré de remplissage des godets, qu'on peut observer visuellement, en commandant la profondeur de coupe. Dans le cas d'une drague suceuse à outil de coupe ou d'une drague comportant une roue excavatrice et un conduit de succion, on mesure la concentration dans le conduit de succion et on utilise le signal ainsi obtenu pour régler la profondeur de coupe. Pour la drague à godets carme pour la drague à outil de coupe et la drague à roue excavatrice, on se trouve en présence d'un problème qui consiste en ce que l'instant auquel on effectue l'observation visuelle, dans un cas, ou l'instant auquel on dispose du signal de mesure, dans l'autre cas, est postérieur à l'instant auquel la situa- tion réelle à l'instant considéré existe à l'emplacement du dispo- sitif d'excavation ou de coupe lui-même. Ceci signifie donc que la commande s'effectue avec un certain retard, ce qui représente un inconvénient pour l'obtention d'une production optimale et, en outre, conduit à des mouvements de commande erronés. Ce dernier effet peut par exemple se manifester si le signal de mesure demande une augmenta- tion de la profondeur de coupe à un moment auquel cette augmentation n'est plus souhaitable ou est même désavan- tageuse. L'invention a pour but d'améliorer cette situa- tion. Conformément à l'invention, on parvient à ce but en effectuant la commande de la drague par la mesure de la différence entre une ou plusieurs forces d'arrache- ment (F) qui apparaissent à l'emplacement du dispositif d'excavation ou de coupe, et les forces maximales (F mà) qui apparaissent pour la concentration maximale. L'invention est donc basée sur la considération du fait que la production de la drague présente une rela- tion directe avec la ou les forces nécessaires à l'arra- chement des matières solides. Ainsi, dans le cas d'une drague à godets, la force d'arrachement est liée à la force nécessaire pour déplacer les godets, ainsi qu'à l'effort de traction horizontal dans le ou les câbles au moyen desquels on déplace la drague. Il existe également une relation entre les forces d'arrachement et les efforts de traction dans la matière de l'élinde. Dans le cas d'une drague suceuse à outil de coupe,il existe une relation entre la force d'arrachement et le couple qui apparait au niveau de la tête de coupe, ainsi que l'effort de traction horizontal dans les câbles qui dépla- cent cette tête. Dans le cas d'une roue excavatrice, il existe également une relation entre le couple au niveau de la roue excavatrice et l'effort de traction horizontal nécessaire. Il existe également une relation entre les forces d'arrachement et les efforts de traction dans la matière du tube du succion ou de l'élinde, selon le cas. On peut mesurer instantanément cette force ou ces forces, et donc les utiliser pour la commande sans retard appréciable. Si la mesure de cette force doit être visualisée à l'aide d'un instrument de mesure, le retard maximal qui intervient correspond à la constante de temps nécessaire pour obtenir une indication stable. Cependant, ce retard est faible et est le seul à intervenir, sans être augmenté par la mesure de la concentration qui est souvent effectuée à plusieurs dizaines de mètres du dis- positif de coupe. Dans le cas d'une drague dans laquelle la comman- de de la production s'effectue à l'aide des valeurs mesu- rées de la concentration dans le tube de succion, ces valeurs étant comparées à une valeur désirée et la compa- raison produisant le signal de commande, de façon classi- que, alors que la mesure s'effectue à une grande distance de l'embout suceur et donc avec un certain retard, comme il a été indiqué précédemment, il est préférable, confor- mément à l'invention, d'adapter répétitivement la valeur de la force maximale, qui varie sous l'influence des variations des conditions de dragage, au rapport entre la concentration existante ou la production existante, res- pectivement, et la force existante. Ainsi, grâce à l'invention, une commande retar- dée basée sur la concentration est remplacée par une commande rapide basée sur les forces d'arrachement exis- tantes, ceci s'accompagnant d'une adaptation à la force maximale admissible, en fonction des conditions de dra- gage, par comparaison entre la concentration existante et la force qui apparaît au moment considéré. La valeur de la concentration est effectivement disponible avec un certain retard mais la force d'arrachement qui se mani- feste est artificiellement retardée de la même manière, grâce à quoi on peut définir correctement la relation direc- te entre la force d'arrachement et la production. En s'ai- dant de cette relation directe, il devient maintenant possible d'obtenir également une estimation raisonnable de la production. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique qui est des- tiné à l'explication du principe de la commande correspon- dant à l'invention. La figure 2 est un schéma synoptique destiné à expliquer comment on peut estimer la production. La figure 3 est un schéma synoptique qui montre comment on obtient un signal de commande. Dans une drague suceuse, la relation entre la concentration et la production est définie par la formule: production = concentration x Vm x surface...... (1) La concentration est définie par: Concentration = (Ym î)/(Ys-l)............. (2) avec: Vm = vitesse du mélange dragué dans le conduit. Surface = airedela section droite du conduit. Ym = masse volumique du mélange dragué. Ys = masse volumique de la matière solide. Pour mesurer la force, on peut choisir l'une des possibilités indiquées précédemment, comme par exem- ple l'effort de traction dans un câble de traction qu'on utilise pour faire avancer le dispositif de dragage. On retarde et on filtre la valeur mesurée de la manière utilisée dans l'art antérieur pour le signal du dispositif de mesure de concentration, ce qui s'expri- me par les expressions e-p et 1/ (p t+ 1), par la formule de Laplace. Dans cette formule, Td représente la durée de mesure et r est la constante de temps. La durée de mesure est la durée nécessaire au prélèvement d'une mesure. Dans la technique des asservis- sements, on exprime généralement cette durée de mesure ou temps mort par la formule ePTd La formule pFr+ 1 est classique dans le domai- ne des asservissements. Avec une valeur d'entrée x et une valeur de sortie y, on a: y- 1 x pU+ 1 y (pe + 1) = x et dTy + y = x OU d y x-y dT od T Pour la mesure de la concentration, la durée de mesure a une valeur élevée, ce qui n'est pas le cas pour la mesure de la force. La mesure de la concentration fournit un signal qui est proportionnel à la production, conformément à la p = d, Qu dT formule F0 = Vm x concentration (3) On peut prendre pour la production F la valeur c qui correspond à la formule (1). On définit ensuite le quotient de F par la force mesurée F, ce quotient K donnant le rapport entre la force F et la concentration ou la production et, en s'aidant de cette valeur, on peut calculer la force maxi- male admissible Fmax pour laquelle la concentration et la production sont maximales. Les formules ci-dessous sont importantes pour ce calcul: Fmax = Vm x (concentration maximale) x K (4) ou Fmax = (production maximale) x K (5) On peut maintenant utiliser la différence entre la force réelle F et la force maximale Fmax pour comman- der le dispositif de commande de l'opération de dragage, c'est-à-dire pour faire en sorte que la force F soit aussi proche que possible de la force F max. On peut par- venir à ceci en modifiant la vitesse du mouvement du dis- positif de dragage, en augmentant ou en diminuant la profondeur de dragage et/ou en commandant l'épaisseur de coupe. Le rapport K est calculé de façon continue, grâce à quoi la force maximale est adaptée de façon continue aux conditions de dragage changeantes, comme la résistance du sol. Sur le schéma synoptique de la figure 1, F dési- gne la mesure d'entrée de la force existante qui, par la formule de Laplace, donne une valeur qui est divisée par la valeur Fc de la concentration réellement mesurée. Le rapport K qui est ainsi obtenu est multiplié par la concentration maximale pour donner la force maxi- male Fmax qui est comparée avec la force existante F, en E du côté droit du schéma, le signal de sortie de compa- raison étant appliqué au dispositif de commande. Le schéma synoptique légèrement différent de la figure 2 montre en outre que si on multiplie la force exis- tante F par le signal de production F et on la divise c par le rapport K, on obtient une mesure de la production, conformément à la formule: production estimée = concentration x vitesse du mélange x surface x F/K = Fc x F/K (6) La figure 3 montre en outre que le signal d'er- reur présent en E, qui est la différence entre Fmax et F, peut être appliqué à un dispositif de commande à action proportionnelle, intégrale et dérivée (ce qu'on appelle un dispositif de commande du type PID), pour être conver- ti en un signal de commande qu'on peut utiliser pour commander par exemple la vitesse de rotation du treuil qui se trouve du côté fixe. Pour mesurer les forces d'arrachement F, on peut mesurer le courant absorbé par un moteur électrique ou la pression du liquide dans un moteur hydraulique. On peut effectuer ceci pour le moteur de l'outil de coupe et pour le moteur du treuil. La valeur du courant ou de la pres- sion du liquide, selon le cas, constitue un facteur qui présente une relation directe avec la puissance que four- nit le moteur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la production d'une drague par commande de la concentration du mélange, afin que cette concentration s'approche d'aussi près que possi- ble de la concentration maximale désirée, caractérisé en ce qu'on commande le dispositif de dragage en mesurant la différence entre une ou plusieurs forces d'arrachement (F) qui apparaissent à l'emplacement du dispositif de dragage et les forces maximales (F) qui apparaissent max pour la concentration maximale. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on commande la production en utilisant la valeur mesurée de la concentration dans le tube de succion, cette valeur étant comparée avec une valeur désirée et la comparaison produisant le signal de commande, carac- térisé en ce que la valeur de la force maximale (F max), qui change sous l'effet des changements des conditions de dragage, est adaptée de façon répétitive au rapport entre la concentration ou la production existante (F c), selon le cas, et la force d'arrachement existante (F).