Brevet FR2466797A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'amélioration de la linéarité de la réponse d'un circuit d'asservissement, par exemple d'un canon. Dans certains circuits d'asservissement, une très grande précision de poursuite est nécessaire et les procédés connus permettent cependant difficilement son obtention. Ce problème se présente surtout dans le cas des circuits d'asservissement de canons, de dispositifs de visée, etc. utilisés pour le pointage et la poursuite d'une cible mobi- le. D'autres exemples de circuits d'asservissement analo- gues sont utilisés dans le domaine du radar. Il est habituellement souhaitable que le gain du circuit soit aussi élevé que possible afin que la préci- sion de poursuite d'un tel circuit d'asservissement soit accrue. Cependant, la stabilité nécessaire du circuit li- mite le gain utilisable. Aux faibles fréquences, on peut accroître considérablement le gain sans effet nuisible sur la stabilité. Un exemple de tel circuit comporte un dispo- sitif de traitement de signaux ayant un réseau de filtrage particulier destiné à améliorer la précision. Un problème qui ne peut pas être résolu par l'in- troduction d'un tel réseau de filtrage est la réduction du gain qui affecte les très faibles signaux du circuit d'as- servissement, du fait des faibles imperfections telles que les défauts de linéarité, les jeux, les frottements, les phénomènes d'hystérésis, etc., existant dans les diffé- rents éléments du circuit d'asservissement, par exemple dans les soupapes et les moteurs. L'invention concerne l'obtention d'une bonne li- néarité et aussi d'un gain élevé dans un circuit d'asser- vissement, même dans le cas des faibles signaux. Selon l'invention, un signal oscillant est introduit dans le circuit. L'utilisation de tels signaux oscillants est dé- jà connue, mais on ne les a encore utilisés à cet effet et il n'ont pas du tout donné les caractéristiques liné- aires voulues ni pour des éléments séparés ni pour l'en- semble du circuit. L'utilisation connue d'un signal oscil- 2466797: lant a eu pour objet l'élimination de l'influence des phé- nomènes d'hystérésis et des frottements dans des éléments séparés, par exemple le pointeau magnétique d'une soupape de commande. Dans ce cas, on a choisi la fréquence de ce signal oscillant uniquement pour cet élément particulier si bien qu'il ne donne aucun effet efficace de linéarité pour cet élément associé aux autres éléments du circuit. Ce comportement est dû au fait que les fréquences utili- sées pour les signaux oscillants ont été trop élevées, c'est-à-dire bien supérieures à la limite supérieure des fréquences du circuit de commande. On n'obtient pas d'ef- fet de linéarité dans ce cas car un signal oscillant à une fréquence aussi élevée s'atténue rapidement dans le circuit. En outre, pour des raisons pratiques, on n'a pas pu appliquer jusqu'à présent des signaux oscillants à cer- tains types d'éléments. Cependant, l'invention rend possi- ble l'utilisation de tels signaux oscillants avec de tels éléments. Plus précisément, selon l'invention, un signal oscillant est superposé au signal de commande du circuit d'asservissement, la fréquence du signal étant inférieure, égale ou légèrement supérieure à la limite supérieure des fréquences du circuit d'asservissement. Cette condition in- dique que la fréquence est nettement inférieure à la fré- quence des signaux oscillants utilisés jusqu'à présent. Dans un exemple, on peut noter que, dans le cas d'un cir- cuit d'asservissement de canon, cette fréquence est de l'ordre de 8 Hz. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va sui- vre, faite en référence au dessin annexé qui est un dia- gramme synoptique d'un circuit d'asservissement permettant la mise en oeuvre de l'invention. Comme indiqué précédemment, l'invention est par- ticulièrement intéressante dans les circuits d'asservisse- ment qui nécessitent une précision très élevée. Le système de visée d'un canon, les systèmes radar, les dispositifs de visée, etc. sont des exemples de tels circuits d'as- servissement et, dans la suite du présent mémoire, on dé- crit l'invention en référence à un tel circuit. Il faut ce- pendant noter que l'invention n'est pas limitée à ces cir- cuits mais a d'autres applications. Le circuit d'asservissement représenté sur la figure peut par exemple représenter le circuit de ccmiande de gisement ou de hauteur d'un canon et il comporte un dis- positif de comparaison, par exemple des circuits de syn- chronisation, dans lequel un signal x d'entrée, représen- tant l'angle commandé de hauteur ou de gisement, est com- paré à l'angle réel y qui correspond. Le dispositif 1 de comparaison forme un signal d'erreur x-y qui correspond à la différence entre l'angle commandé et l'angle réel, c'est- à-dire à l'erreur angulaire. Le signal d'erreur esttraité dans un circuit 2 afin qu'il prenne une forme convenable, et il est transmis par un sommateur 3 à un dispositif 4 de mise en action et à un moteur 5 destiné à déplacer le ca- non ou tout autre élément jusqu'à ce que l'erreur angulaire s'annule. Le réglage d'un canon comporte normalement deux phases, la phase d'acquisition de la cible et la phase de poursuite de celle-ci. Pendant la phase de poursuite, une très grande précision, correspondant à de petites erreurs angulaires, est souhaitable pour la poursuite de la cible. Comme indiqué précédemment, il est souhaitable que le gain du circuit soit aussi élevé que possible. Un signal oscil- lant est superposé au signal de commande transmis par le circuit 2 de traitement afin que le gain ne puisse pas être réduit dans le cas des petits signaux du circuit, sous l'action de petites imperfections telles que des défauts de linéarité, des jeux, des frottements, des phénomènes d'hystérésis, etc. qui sont toujours présents dans les éléments qui constituent le circuit. Un tel signal oscil- lant a un effet considérable de linéarité lorsque sa fré- quence est inférieure, égale ou à peine supérieure à la 2466797: limite supérieure des fréquences du circuit d'asservisse- ment. Comme indiqué sur la figure, le signal oscillant est créé dans un oscillateur 6 qui, dans ce cas, est réglé en permanence à une fréquence de 8 Hz. Un signal oscillant ayant cette fréquence et une amplitude modérée pénètre réellement dans l'ensemble du circuit et améliore sa liné- arité, même en présence de très faibles signaux. Dans une variante, le signal oscillant peut être ajouté au signal d'entrée x avant le dispositif 1 de comparaison, mais l'arrangement représenté sur la figure est habituellement préférable. Bien que l'effet de linéarité qui peut être ob- tenu à l'aide du signal oscillant soit très important dans le cas de tous les circuits d'asservissement qui nécessi- tent une poursuite précise, il est cependant particuliè- rement avantageux dans les circuits dans lesquels le dis- positif de traitement de signaux comporte des réseaux spé- ciaux de filtrage destinés à améliorer la précision. Un tel filtre augmente le gain du circuit si bien que la pré- cision de la poursuite augmente mais simultanément une stabilité conditionnelle se manifeste dans le circuit à une fréquence particulière. A cette fréquence, la marge de gain doit être suffisamment élevée pour que les dé- fauts de linéarité dans le circuit ne provoquent pas des auto-oscillations d'amplitude discernable. Lors de l'in- troduction d'un tel filtre destiné à améliorer la préci- sion, il est donc encore plus important que les différents éléments qui forment le système de visée aient une réponse linéaire. L'introduction d'un signal oscillant, ayant cet effet important de linéarisation, rend alors possible l'utilisation de tels filtres malgré la stabilité con- ditionnelle qui peut se manifester et bien que la liné- arité des éléments formant le circuit ne soit pas très bonne. Les circuits de filtrage du type précité sont habituellement destinés à être reliés au circuit unique- ment dans une phase particulière du fonctionnement, c'est- à-dire lorsqu'un réglage très précis est nécessaire, par exemple dans la phase de poursuite d'une cible dans un sys- tème de pointage d'un canon. Dans ce cas, la connexion de l'oscillateur formant le signal oscillant au filtre amé- liorant la précision peut être utile. Sur la figure, on a représenté un dispositif 7 de commutation qui peut être commandé afin que l'oscillateur 6 ne soit relié au circuit que lorsque le filtre est lui-même connecté. Sur la figure, on n'a représenté qu'un oscilla- teur 6, générateur du signal oscillant, et on a indiqué qu'il avait une fréquence fixe de 8 Hz. Cependant, le circuit peut comporter un ou plusieurs oscillateurs sup- plémentaires réglés à d'autres fréquences et destinés par exemple à éliminer l'influence des phénomènes d'hystérésis et des frottements d'éléments particuliers du circuit, ces oscillateurs étant connus et n'étant donc pas représentés sur la figure. Lors de l'utilisation de plusieurs oscilla- teurs pour la formation de signaux oscillants, il peut être souhaitable que le dispositif 7 de commutation règle aussi la connexion de ces oscillateurs supplémentaires. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la linéarité de la ré- ponse d'un circuit d'asservissement, notamment d'un cir- cuit d'asservissement de canon, ledit procédé étant carac- térisé en ce qu'il comprend la superposition d'un signal oscillant au signal de commande du circuit d'asservisse- ment, la fréquence de ce signal oscillant étant inférieure, égale ou à peine supérieure à la limite supérieure des fré- quences du circuit d'asservissement. 2. Dispositif d'amélioration de la linéarité d'un circuit d'asservissement, notamment d'un circuit d'asser- vissement de canon, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (6) incorporé au circuit d'asservissement et destiné à superposer un signal oscillant au signal de com- mande du circuit d'asservissement, la fréquence du signal oscillant étant inférieure, égale ou à peine supérieure à la limite supérieure des fréquences du circuit d'asservis- sement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (6) générateur du signal oscillant est un oscillateur de fréquence fixe. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence de l'oscillateur (6) générateur du signal oscillant est comprise entre 5 et 20 Hz. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit d'asservissement comporte un dispo- sitif (2) de traitement de signaux comprenant au moins un réseau de filtres intégrateurs du second ordre destiné à accroître la précision de poursuite dans le circuit d'as- servissement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commutation (7) des- tiné à connecter l'oscillateur (6) générateur des signaux oscillants uniquement lorsque les filtres intégrateurs du second ordre sont connectés au circuit.