Brevet FR2495795A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne un régulateur comportant un com- parateur valeur de consigne-valeur instantanée, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un servomoteur blocable par le couplage en paral- lèle d'un élément intégral et d'un élément proportionnel, ainsi que par un sommateur. De tels régulateurs sont connus-et très perfectionnés; ils comportent par exemple des éléments D supplémentaires, auxquels de nombreux signaux sont connectés et qui font que les servomoteurs sont presque toujours en mouvement par suite de faibles perturbations toujours présentes. Cela risque d'entraîner des phénomènes d'usure prématurée des mécanismes de positionnement. L'invention vise à réduire le travail de réglage, sans affecter sensiblement la qualité du réglage, afin d'augmenter la durée de vie et la sécurité de fonctionnement de l'équipement de régulation. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la sortie du comparateur est connectée par une ligne en dérivation à un second comparateur, dont la sortie est reliée d'une part à une entrée de blocage du servomoteur et d'autre part à une entrée de commande d'un inverseur; et les deux entrées de signal de l'inverseur sont reliées l'une aux sorties du premier comparateur et l'autre à un soustrac- teur connecté à l'entrée et à la sortie du servomoteur de façon que quand la valeur absolue de l'écart de régulation est suffisamment faible, le servomoteur est bloqué et l'inverseur se trouvant sur la position d'inversion transmet le signal du soustracteur à l'élément intégral, tandis que dans le cas contraire, le servomoteur n'est pas bloqué et l'inverseur se trouve dans la position normale et transmet ainsi le signal du premier comparateur à l'élément intégral. La dimi- nution résultante du travail de réglage réduit l'échauffement des servomoteurs. Le matériel est ainsi davantage ménagé. Selon une autre caractéristique de l'invention, une seconde ligne en dérivation est branchée avec la première ligne en dérivation, à partir de la sortie du premier comparateur, et comprend un élément différentiel, dont la sortie est reliée par un second comparateur à l'inverseur de façon que les valeurs absolues du signal différentiel délivré par l'élément différentiel et de l'écart de régulation doivent dépasser un seuil ajusté pour que l'inverseur passe de la position normale dans la position d'inversion. Pour une même largeur de la bande dans laquelle le régulateur est au repos, il est ainsi possible de réduire le temps de réponse du régulateur à une perturbation à partir du repos, et par suite d'éviter presque totalement la faible réduction de la qualité de réglage. Selon une autre caractéristique de l'invention, un point d'addi- tion, formant la semme des valeurs absolues, est inséré dans les sor- ties des deux générateurs de valeur absolue et le comparateur. Il en résulte une certaine simplification du montage, qui facilite surtout l'ajustement du régulateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux ccmpris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de trois exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un régulateur en exécution simple; la figure 2 représente un extrait modifié du schéma de la figure 1; et la figure 3 représente le schéma d'une troisième forme de réalisation. Sur la figure 1, une ligne de signal 2 transmet depuis unr sys- tème réglé l la valeur instantanée d'une grandeur réglée à un com-pa- rateur 3, auquel une ligne 4 transmet d'autre part une valeur de con- signe pour la grandeur réglée. A partir du comparateur 3, une ligne de signal 6 bifurquant au point 7 transmet l'écart de régulation à un élément intégral 10 et à un élément proportionnel-différentiel 11, branchés en parallèle. Les sorties des deux éléments de régulation 10 et 11 sont additionnées par un sommateur 12, puis transmises par une ligne 14 à un servomoteur 16, dont la sortie influence le système réglé 1 par une liaison 17. Selon l'invention, une ligne 20 en dérivation sur la ligne de signal 6 est reliée à un comparateur 32. Ce dernier délivre, en fonction de la valeur du signal d'entrée, un signal de sortie numérique de 0 ou 1, le signal 1 étant délivré dans la mesure o la valeur absolue de l'écart de régulation est inférieure à un seuil supérieur ajusté et simultanément supérieure à un seuil inférieur. La sortie du comparateur actionne un inverseur 36, comportant deux entrées 37 et 38 et une sortie 39. L'inverseur est inséré par son entrée 37 et sa sortie 39 dans la ligne reliant le point 7 à l'élément intégral 10. L'entrée 38 J de l'inverseur 36 est reliée à un soustracteur 40, qui soustrait le signal de la ligne 14 de celui de la liaison 17. Une ligne 50 relie en outre la sortie du comparateur 32 à une entrée de blocage 51 du servomoteur 16. Le fonctionnement du régulateur est le suivant. Lorsque le sys- tème réglé 1 est perturbé ou la valeur de consigne modifiée, la ligne de signal 6 transmet un écart de régulation variant en permanence. Tant que cet écart est extérieur à la bande étroite ajustée sur le comparateur 32, ce dernier délivre un signal de sortie 0. L'inverseur 36 se trouve par suite dans la position représentée, de sorte que l'élément intégral 10 est branché en parallèle avec l'élément PD, entre le point 7 et le point d'addition 12. Le régulateur représenté se comporte comme un régulateur PID conventionnel. Lorsque la perturbation disparaît sur le système réglé 1 et la valeur de consigne ne varie pas sur la ligne 4, l'écart de régulation transmis au comparateur 32 se situe dans la bande déterminée par J deux seuils, de sorte que le signal de sortie du comparateur 32 pré- sente la valeur 1. L'inverseur 36 passe alors dans la position repré- sentée en tireté, l'entrée de l'élément intégral 10 étant ainsi com- mutée de la ligne de signal 6 sur le soustracteur 40. Le servomoteur 16 s'immobilise simultanément. La déconnexion entre l'élément intégral et la ligne de signal 6 évite la sommation par ledit élément de faibles écarts de régulation sans signification, qui conduirait à des mouvements pendulaires inutiles. Par sa commutation simultanée sur le soustracteur 40, l'élément intégral 10 est asservi au signal de sortie de l'élément PD, variable le cas échéant, de façon à supprimer tout à-coup lors du retour de l'inverseur 36 sur la position 0. Le servomoteur 16 demeure bloqué tant que l'inverseur se trouve sur la position 1. On évite ainsi des perturbations produites par le bruit et agissant sur ce côté du système réglé. Il en résulte une stabilisation générale de la sortie de régulation, car de telles perturbations dues au bruit risquent avec une certaine probabilité de produire des perturbations notables quand elles coïncident avec d'autres perturbations. La fixation de l'écart de régulation dans une largeur de bande donnée réduit non seulement le travail de réglage produit par le servomoteur et les phénomènes d'usure résultants, mais stabilise aussi la régulation pendant des intervalles de temps importants. Le blocage du servomoteur retarde légèrement la réaction du régulateur lors de l'apparition d'une perturbation dépassant la largeur de bande ajustée. Ce retard est toutefois étonnamment faible moyennant un ajustement approprié des points de commutation sur le comparateur 32. Une modification, représentée à la figure 2, permet néanmoins de réduire notablement ce retard quand il est jugé gênant. Selon la figure 2, une seconde ligne en dérivation 22 est reliée à la ligne de signal 6, en parallèle avec la ligne en dérivation 20, comprend un élément D 23 et- un Comparateur 33,et aboutit avec laligne aux deux entrées d'un opérateur logique ET 54. Cet opérateur délivre un signal de sortie 1 quand et uniquement quand les sorties des deux comparateurs 32 et 33 délivrent le signal 1. Comme dans le montage selon figure-1, la sortie de l'opérateur ET 54 est reliée d'une part à l'entrée de commande 34 de l'inverseur 36 et d'autre part à l'entrée de blocage 51 du servomoteur 16. Le montage selon l'invention avec la modification représentée à la figure 2 présente l'avantage suivant: moyennant un branchement approprié de l'élément D 23, le régulateur réagit plus rapidement à une perturbation importante à partir de l'état bloqué. La forme de réalisation selon figure 3 comprend, comme dans le cas de la figure 2, deux lignes en dérivation 20 et 22, la ligne 22 comportant un élément différentiel 23. Les deux comparateurs 32 et 33 de la figure 2 sont toutefois remplacés par deux générateurs de valeur absolue 24, 25. Les sorties de ces derniers sont sommées au point , puis seul le signal somme est transmis à un comparateur 35, de constitution identique à celle des comparateurs 32 et 33, mais ne devant traiter que des signaux positifs. Il ne présente donc qu'un seul point de commutation. La sortie de ce comparateur est de nouveau un signal numérique de valeur 0 ou 1, qui est connecté d'une part à l'inverseur 36, sous forme de signal de commande, et d'autre part à l'entrée de blocage 51 du servomoteur 16. Le montage est par ailleurs constitué de la même façon que celui des figures 1 et 2. Par rapport à la figure 2, il présente les avantages de permettre une production un peu plus économique et un ajustement plus rapide. L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation repré- sentés. Des moyens équivalents quelconques sont utilisables à la place des moyens représentés. C'est ainsi que l'inverseur 36 repré- senté peut être remplacé par des moyens de commutation sans contact, sous forme par exemple de deux multiplicateurs, dont les entrées du prec seraient reliées au soustracteur 40 et à la sortie ducomparateur 35, tan que les entrées du second seraient alimentées par l'écart de régulation d'une part et le signal de sortieinversédu comparateur 35 d'autre part. Les sorties des deux multiplicateurs seraient alors reliées additivement à l'élément intégral 10. D'autres améliorations du régulateur selon l'invention sont possibles. C'est ainsi que l'exemple selon figure 3 par exemple peut comporter des moyens supplémentaires qui déplacent le point de com- mutation du comparateur 5 en fonction du rapport du signe de l'écart de régulation à celui de la différentielle dudit écart de façon à décaler le point de commutation vers une valeur absolue plus élevée quand les deux signes différent. L'inverseur 36 peut en outre être influencé par une dérivée de l'écart de régulation autre que la dérivée première ou par une troi- sième grandeur, prélevée sur le système réglé par exemple. Des avantages particuliers sont obtenus quand le régulateur est très élaboré, avec intervention d'un observateur par exemple. Revendications 1. Régulateur comportant un comparateur valeur de consigne-valeur instantanée, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un servomoteur blocable par le couplage en parallèle d'un élément intégral et d'un élément proportionnel, ainsi que par un sommateur, ledit régulateur étant caractérisé en ce que la sortie du comparateur (3) est connec- tée par une ligne en dérivation (20) à un comparateur (32, 35), dont la sortie est reliée d'une part à une entrée de blocage (51) du servo- moteur (16) et d'autre part à une entrée de commande (34) d'un inverseur (36); et les deux entrées de signal (37, 38) de 1' inverseur -(36) sont reliées l'une aux sorties du comparateur (3) et l'autre à un soustracteur (40) connecté à l'entrée et à la sortie du servo- moteur (16) de façon que, quand la valeur absolue de l'écart de régulation est suffisamment faible, le servomoteur est bloqué et l'inverseur (36) se trouvant sur la position d'inversion fi] - transmet le signal du soustracteur (40) à l'élément intégral (10), tandis que dans le cas contraire, le servomoteur (16) n'est pas bloqué et l'inverseur se trouve sur la position normale [0] et transmet ainsi le signal du comparateur (3) a l'élément intégral (10). 2. Régulateur selon revendication 1, caractérisé par une seconde ligne en dérivation (22), en parallèle avec la première ligne en dérivation (20) à partir de la sortie du comparateur (3) et comprenant un élément différentiel (23), dont la sortie est reliée par un compa- rateur (33, 35) à l'inverseur (36) de façon que les valeurs absolues du signal différentiel délivré par l'élément différentiel et de l'écart de régulation doivent dépasser un seuil ajusté pour que l'in- verseur (36) passe de la position normale [0] dans la position d'inver- sion [1i]. 3. Régulateur selon revendication 2, caractérisé par un point d'addition (30), formant la somme des valeurs absolues et inséré entre les sorties des deux générateurs de valeur absolue (24, 25) et le com- parateur (35).