Brevet FR2533717A1 — publié le 19840330

Procédé et dispositif pour la régulation d'un système modulaire ". L'invention se rapporte à-un procédé pour la régu- lation électronique d'un système modulaire, système constituant dans sa totalité une unité-fonctionnelle et dont les modules fonctionnels sont réglables individuel- lement. Dans différents domaines, on est conduit à utiliser des groupes de sous-ensembles dont les sous-ensembles ou modules individuels sont en corrélation fonctionnelle et nécessitent une commande ou une régulation tenant compte de différents critères, déterminés à partir de consi-déra- tions économiques, fonctionnelles et de considérations techniques de fabrication En tenant compte également de ces considérations, les procédés de réglage sont choisis en étant adaptés au cas d'applicationconsidéré, la mise en oeuvre d'ordinateurs pour le processus de réglage trou- vant alors une large application. Des régulateurs commandés par ordinateurs permet- tent une optimalisation du fonctionnement d'un système selon des points de vue susceptibles d'être sélectionnés. Pour simplifier techniquement la réalisation, il est connu (DE-OS 3 O 49 938) d'utiliser une commande électro- nique centrale, grâce à laquelle sont commandés les organes de réglage d'un moteur à combustion interne ainsi que ceux de deux pompes hydrauliques entraînés par ce moteur Dans le cas d'une commande centrale de ce type, le traitement des données et l'établissement des signaux doivent être adaptés au processus de réglage, et donc être effectués rapidement, ce qui limite fortement la possibilité de mise en oeuvre de calculateurs et la prise en compte de signaux de commande ou d'influence pour le processus de réglage En outre, ce procédé connu présente l inconvénient que, à la suite d'une défaillance de la commande centrale, l'ensemble de la régulation et donc le système moteur à combustion interne-pompes, se trouve bloqué. L'invention a pour but de créer un procédé du type initialement mentionné, grâce auquel un système compor- tant plusieurs modules peut être exploité de façon opti- male d'une manière particulièrement simple avec sécurité et en répondant dans sa totalité aux exigences imposées. Ce but est atteint, conformément à l'invention en ce que, pour les modules fonctionnels individuels, on utilise respectivement des régulateurs fonctionnant en autarcie, tandis qu'avec un ordinateur pilote des valeurs de consigne sont données à l'avance, selon le cas de fonctionnement et d'application, aux circuits individuels de réglage pour optimaliser l'ensemble du système, ces valeurs de consigne étant déterminées à partir de valeurs de mesure et d'autres signaux de commande, selon des cri- tères prédéterminés pour le cas d'application considéré. On obtient ainsi une régulation flexible, pouvant être mise en oeuvre de façon universelle, et qui peut être réalisée avec des moyens simples en ce qui concerne la technique de réalisation, tout en permettant d'exploi- ter un système dans une large mesure de façon sûre et optimale. Grâce à l'association de circuits de réglage autar- ciques aux composants fonctionnels d'un système modulaire, 2 533717 on obtient, par rapport aux procédés connus, un degré de sécurité dans lequel une défaillance de l'ordinateur pilote reste sans influence sur la poursuite du fonction-t nement des circuits de réglage ou bien des composants, et donc l'ensemble du système Cela a également pour conséquence que l'ordinateur pilote peut être débranché pour permettre son entretien ou le changement des pro- grammes même pendant le fonctionnement du'système, et sans qu'il soit nécessaire d'interrompre celui-ci. Le procédé conforme à l'invention présente cet autre avantage important que, grâce à lui, un système peut être réglé en-tenant compte de toutes les grandeurs souhaitées se rapportant au système ou extérieures à celui- ci et que, en même temps, un échange des modules ou des circuits de réglage est possible sans qu'il soit néces- saire de prévoir des modifications de la constitution des autres composants, ou bien de l'ordinateur pilote Il est ainsi possible, non seulement de changer les circuits de réglage endommagés, mais aussi de prévoir un échange des 2-0 modules composants, ainsi que l'incorporation dans la régulation du système de composants courants du commerce avec les régulateurs qui leur sont associés Cela néces- site uniquement une adaptation du programme de l'ordina- teur. Du fait de la faculté de fonctionnement indépen- dante des différents circuits de réglage, il n'est pas imposé, pour le choix du calculateur, des limites aussi étroites que dans le procédé connu, étant donné que dans le procédé selon l'invention, aucune adaptation dans le - temps du fonctionnement de l'ordinateur au cycle des-cir- cuits de réglage n'est nécessaire Grâce à la transmis- sion séquentielle des données de l'ordinateur aux modules de réglage, la transmission peut s'effectuer lentement de sorte que l'on peut, d'une part, utiliser un ordinateur 'travaillant lentement et, d'autre part, des programmes de 2 533717 grande étendue dans lesquels on peut introduire toutes les influences concevables pour l'établissement des valeurs de consigne en vue de l'optimalisation de l'ex- ploitation du système Le procédé conforme à l'invention présente, en outre, l'avantage que l'on peut prévoir un ordinateur pilote susceptible d'être mis en oeuvre de façon univer- selle, et qui est équipé d'un grand nombre de raccorde- ments pour les circuits de réglage L'adaptation au cas d'application considéré s'effectue alors uniquement en logiciel. Pour l'adaptation au cas d'application considéré, les données sur les propriétés des modules fonctionnels, telles que les champs caractéristiques et d'autres caractéristiques spécifiques des modules, sont mémorisées dans l'ordinateur pilote et pour l'optimalisation de l'exploitation, les valeurs de consigne sont établies à partir de ces données, selon des caractéristiques spéci- fiques du système. Le procédé conforme à l'invention convient particu- lièrement pour la régulation de systèmes de transmission de forces avec un nombre quelconque de machines motrices et de convertisseurs de caractéristiques dont les champs caractéristiques sur la base des possibilités précédem- ment décrites et selon des points de vue stratégiques d'ensemble peuvent être combinés d'une façon optimale lors de l'établissement des valeurs de consigne Dans ces cas et dans d'autres, o des influences extérieures momen- tanées peuvent agir sur l'exploitation du système, telle que la pression, la température, des influences externes affectant la vitesse de fonctionnement, il est avantageux que ces influences puissent être prises en compte dans l'établissement des valeurs de consigne par l'intermé diaire de la superposition de signaux d'influence appro- priés Ainsi, l'ensemble du système ou bien des modules fonctionnels individuels peuvent être adaptés au profil de spécification considéré pour utiliser, afin d'écono- miser l'énergie primaire, des accroissements, par exem- ple du rendement, dûs à des situations temporaires. De façon analogue, on peut tenir compte dans la régulation des mémoires associées au système de trans- mission de forces, en ce que les caractéristiques connues des modules fonctionnels, telles que le type de mémorisa- tion, sont introduites dans l'ordinateur pilote, cette mémorisation pouvant se faire sous une forme hydro- pneumatique, mécanique, électrique ou bien chimique. Un exemple de réalisation conforme à l'invention est schématiquement représenté dans chacun des dessins. La figure 1 représente l'application du procédé de réglage à un système modulaire d'un type courant qui est, par exemple, constitué de trois sousensembles 1 l à 13 réunis en unité fonctionnelle 10 A chacun des sous-ensem- bles Il à 13, est associé un régulateur 14 à 16, ces régulateurs recevant individuellement du sous-ensemble associé les signaux 17 à 19, et les transforment en signaux de réglage corr spondants 20 à 22 Les régula- teurs 14 à 16 sont conçus de façon telle qu'ils peuvent r.éaliser automatiquement une commande du sous-ensemble associé en tenant compte de critères fonctionnels essen- tiels. Aux différents circuits de réglage 11, 17, 14, 20 12, 18, 15, 21 et 13, 19, 16, 23 est associé un ordina- teur pilote superposé 25, qui est susceptible d'être rac- cordé par une ligne de données 26 à un grand nombre d'émetteurs de signaux et de récepteurs. Grâce à la conception large de l'ordinateur pilote, on peut envisager un ordinateur-susceptible d'être mis en oeuvre de façon universelle, et convenant pour la fabri- cation en série Cet ordinateur étant susceptible d'être -utilisé pour des systèmes modulaires quelconques avec une 2 533717 palette d'introduction de données quelconque, Par mémori- sation de données caractéristiques 27, spécifiques du système, telles que, par exemple, des caractéristiques et des champs caractéristiques des composants individuels Il à 13 et de 1,unité fonctionnelle 10, par l'introduction de signaux de mesure 28 constitués de grandeurs d'état 29 à 31 des modules fonctionnels Il à 13 et de grandeurs externes 32, par exemple la pression et la température, ainsi que par llintroduction d'autres signaux de commande superposés, par exemple par un opérateur, et d'un pro- gramme de calcul correspondant grâce auquel l'ordinateur pilote établit des signaux de consigne 34 à 36 pour les circuits régulateurs, signaux qui prenant en considération des critères souhaités d'optimalisation, garantissent un fonctionnement optimal de l'unité fonctionnelle 10. Il peut enfin être également prévu des emplacements d'informations 38, ainsi que des imprimantes, des affi- chages numériques qui, périodiquement ou de façon conti- nue, indiquent des diagnostics de données de fonctionne- ment, etc Une interruption dans les lignes de données, aussi bien que la mise hors jeu de l'ordinateur pilote, n'a pas d'influence sur la poursuite du fonctionnement du système à régler Les composants individuels 11-10, 12 à 15, ou bien 13 à 16, du fait du fonctionnement autarcique des régulateurs 14 à 16 qui leur sont associés, peuvent poursuivre leur fonctionnement normal sous la limitation de certains critères d'optimalisation De cette façon, une déconnexion de courte durée de l'introduction des grandeurs de réglage pendant le fonctionnement de l'ins- tallation, est possible pour entreprendre de quelconques modifications ou réparations dans le réseau de transmis- sion de données ou bien l'ordinateur pilote En outre, les composants du système peuvent être remplacés ou bien combinés d'une façon quelconque, comme cela se pratique 2 533717 par exemple dans la construction des véhicules automobi- les et dans d'autres domaines C'est ainsi que, souvent, les mêmes unités fonctionnelles sont,-suivant les besoins ou bien les désirs des clients, équipées de types de modules différents. Une application de la régulation décrite ci-dessus est par exemple possible dans les-systèmes de transmis- sion de forces, tels qu'ils sont par exemple courants dans les centrales Un exemple de réalisation à ce sujet est indiqué en figure 2 L'unité fonctionnelle est compo- sée d'une machine motrice 40, d'un convertisseur de caractéristiques 41 et d'une machine réceptrice 42, un. régulateur-de puissance 43 et un organe de réglage 44 étant associés à la machine motrice 40 Le régulateur de puissance 43 reçoit les valeurs de vitesse de rotation de la machine motrice 40 et les valeurs d'état 46 de l'organe de réglage 44 et, en tenant compte de la courbe caractéristique de la machine motrice, règle celle-ci de façon autonome De façon analogue, le convertisseur de caractéristiques 41 avec un régulateur de transmission 47 qui lui est associé, constitue un circuit de réglage au- tonome 41, 49, 47, 48, ein tenant compte, en -outre, d e la vitesse de rotation de sortie 50. Le système est en outre équipé d'un accumulateur d'énergie 51 qui peut recevoir l'énergie du convertisseur de caractéristiques et la lui restituer en cas de besoin. Ces circuits de réglage sont associés à un ordina- teur pilote 53 pour influencer le régulation individuelle de façon qu'en combinant des grandeurs d'état de l'ensem- ble du système et des conditions de bordure, un fonction- nement optimal de l Pensemble du système d'après les cri- tères souhaités soit assuré A c-et effet, l'ordinateur reçoit des informations sur la vitesse de rotation d'en- trainement 45, sur la vitesse de rotation de sortie 50, sur l'état 52-de l'accumulateur d'énergie 51 et par l'in- termédiaire d une détection auxiliaire 55, des informa- tioans sur la pression, sur la température, sur les gaz d'échappement, et sur des données analogues du système ainsi que sur les conditions de fonctionnement 56 A l'aide de ces données et en tenant compte de critères spécifiques du système donnés à l'avance, l'ordinateur pilote établit les valeurs de consigne 60 et 61 pour le régulateur de puissance 43 ou bien pour le régulateur de transmission 47 Du fait que les circuits de réglage fonctionnent en autarcie, la transmission de ces valeurs de consigne 60 ou 61 est indépendante de la vitesse néces- saire pour les processus de réglage, vitesse qui, en règle générale, doit être très élevée Il est, en conséquen- ce, possible de tenir compte dans le programme de l'ordi- nateur de nombreux critères et données pour approcher autant qu'il est possible dans la détermination des valeurs de consigne 60, 61, les valeurs de consigne idéales, bien qu'ainsi la transmission des données de lordinateur pilote vers le circuit de réglage s'effectue plus lentement. La figure 3 montre un autre exemple d'application. Il s'agit ici d'un ensemble d'entraînement 65 à 67 pour véhicules, un circuit de réglage autacirque étant associé au premier module 65, à savoir un moteur, par exemple un moteur Diesel, tandis qu'un circuit de réglage autacirque 69 est associé à la boîte de vitesses 66 Par l'intermé- diaire drune ligne de données 70 les signaux de consigne 72 ou 73 établis par un ordinateur 71 logé dans le véhi- cule à un emplacement éloigné, sont fournis préalablement aux circuits de réglage 68 et 69 A cet effet, l'ordina- teur reçoit les signaux correspondant d'état ou de fonc- tionnement 75 du véhicule 67 ou bien de l'ensemble d'en- traînement En outre, des signaux de condition de fonc- tionnement 76 donnés par le conducteur sont introduits dans l'ordinateur 71 En cas de besoin, il est possible de raccorder à la ligne de -données 70 une source d'infor- mations 77. Dans le procédé de régulation ici décrit, peuvent être egalement intégrés et exploités par l'ordinateur pilote, des systèmes d'information complexes Un exemple de réalisation pour des véhicules-est indiqué en figure 4, dans laquelle un système d'information 77 ' se trouve en échange de données avec l'ordinateur pilote 71 Grâce à laffichage 80 associé au système d'information, peu- vent être, d'une part, indiqués les signaux ou les données transmis à l'ordinateur pilote pour le processus de régu- lation La faculté de démontage du système de régulation permet l'introduction d'unité de diagnostic 81 ainsi que d'autres alimentations importantes de données comme, par exemple, leétat de protection contre le glissement d'un système anti-blocage, de sorte que le conducteur peut obtenir une information globale sur l'état du véhicule, sur sa consommation, et sur les sources de défauts 4 - Les appareils radio 83, 84 nécessaires sur de nom- breux véhicules utilitaires peuvent être dans ce cas, inclus dans le système d'information. 2 533717 R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour la régulation électronique d'un système modulaire, système constituant dans sa totalité une unité fonctionnelle et dont les modules fonctionnels sont réglables individuellement, procédé caractérisé en ce que, pour les modules fonctionnels individuels ( 11 à 13) on utilise respectivement des régulateurs ( 14 à 16) fonctionnant en autarcie, tandis qu'avec un ordinateur pilote ( 25) des valeurs de consigne ( 34 à 36) sont don- nées à l'avance, selon le cas de fonctionnement et d'appli- cation, aux circuits individuels de réglage pour optima- liser l'ensemble du système ( 10), ces valeurs de consigne étant déterminées à partir de valeurs de mesure et d'au- tres signaux de commande selon des critères prédéterminés pour le cas d'application considéré. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des données sur les propriétés des modules fonctionnels ( 11 à 13) sont mémorisées dans l'ordinateur pilote ( 25), les valeurs de consigne ( 34 à 36) étant éta- blies à partir de ces données selon des caractéristiques spécifiques du système. ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que l'établissement de la valeur de consigne ( 34 à 36) est influencé par des signaux d'influence superposés ( 33) pour permettre l'adaptation au profil de spécification correspondant de l'ensemble ( 10) du système ou bien des modules fonctionnels individuels ( 11 à 13). ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, avec un ordinateur pilote et au moins un circuit de réglage, dispositif caractérisé en ce que les modules fonctionnels individuels ( 11 à 13) constituant un système modulaire à régler, revêtent la forme de circuits de réglage autarciques ( 14, 20, 11, 17 , 21, 12, 18) subordonnés à l'ordinateur pilote ( 25) pour recevoir des valeurs de consigne ( 34 à 36). ) Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que les circuits de-réglage ( 14, 20, 11, 17) sont constitués de façon telle que des critères respecti- vement spécifiques du module sont pris en compte. 60) Dispositif selon la revendication 4 ou 5, pour la régulation d'un système modulaire de transmission d'efforts, constitué d'au moins -une machine motrice et d'au moins un convertisseur de caractéristiques, disposi- tif caractérisé en ce que la machine motrice , fonctionnant en autarcie, qui leur sont associés, consti- tuent les circuits de réglage subordonnés à l'ordinateur pilote ( 53). ) Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que, dans l'ordinateur pilote ( 53), sont mémo- risées les caractéristiques des composants résultant du type de mémorisation de l'énergie d'entraînement néces- saire pour le fonctionnement de la machine motrice ( 40).