Brevet FR2544836A1 — publié le 19841026

La présente invention a trait à une servovalve élec- trohydraulique à entraînement direct dont le moyau est entraîné directement par une bobine mobile montée sur le moyeu et un aimant permanent stationnaire sur le corps de valve. On va d'abord décrire, en se référant à la figure 1, une servovalve électro-hydraulique à entraînement direct, du type déjà connu. Un fourreau 2 est monté dans le corps de valve I et un moyeu 3 est monté mobile dans le fourreau 2 Un corps de bobine sur lequel est monté la bobine 5 est fixé solidement à une extré- mite du moyeu 3 Un aimant permanent 6 est monté sur le corps de valve 1 de façon à établir un circuit magnétique entre la bobine et l'aimant permanent 6 o Lorsque la bobine 5 est aimantée, le moyeu 3 est obligé de glisser de façon à établir l'intercommuni- i 5 cation souhaitée entre les passages d'huile 7, 8 et 9 à l'inté- rieur du corps de valve 1 o Un détecteur de déplacement 10 pour capter ou détecter la position du moyeu 3 est disposé à l'autre extrémité du moyeu pour déterminer la position du moyeu 3 par rapport au fourreau 2. Le signal de sortie du détecteur de déplacement 10 est réinjecté négativement à l'entrée d'un amplificateur de puissance et est comparé à la valeur de consigne (non représenté), assurant ainsi un système de réinjection pour stabiliser le moyeu 3. On va maintenant examiner le déplacement du moyen lors- que la bobine 5 est aimantée: un champ magnétique est produit, qui a une action conjuguée avec le champ magnétique de l'aimant permanent 6 Il en résulte que le moyeu 3 est déplacé en réponse à l'intensité et au sens du courant. A cause de la réinjection négative issue du capteur de déplacement 10 décrite ci-dessus, le moyeu s'arrête à une position prédéterminée et une quantité de liquide proportionnelle à la valeur de consigne (non représenté) peut être fournie à l'endroit souhaité, Toutefois lorsque le moyeu est entraîné ou déplacé comme dcr t ci-dessus, le moyeu 3 oscille comme montré à la figure 2 a. Puisque le moyeu 3 est immergé entièrement dans l'huile contenue dans le fourreau 2, il n'y a aucune action d'amortissement ou de fre ra-e exercée sur le moyeu se déplaçant L'oscillation ou la vibration du moyeu 3 provoque l'oscillation ou la vibration d'un activateur entraîné par la servovalve Donc il existe un sérieux problème de commande. On a déjà proposé des moyens visant à diminuer la réac- tion de la servovalve, afin d'éviter l'oscillation et la vibra- tion du moyeu 3 (voir figure 2 b) mais la haute capacité de réac- tion de servovalves électro-hydrauliques du type à entraînement direct en est entravée. C'est pourquoi un capteur de vitesse Il est monté sur le moyeu 3 du coté du corps de bobine 4 pour capter ou détecter la vitesse du moyeu 3 La sortie du capteur de vitesse 11 est réin- jectée négativement à l'amplificateur de puissance de façon à amortir le moyeu 3. On va maintenant décrire en détail, en se référant à la figure 3, la commande d'amortissement. R est une valeur de consigne (instruction du degré d'ou- i 5 verture ou de fermeture) pour le déplacement du moyeu 3 et est dérivée d'une instruction provenant du système de commande de la servo-valve K est un gain électrique qui est contrôlé pour dé- A terminer la réaction de la servo-valve KX est un gain électrique du capteur de déplacement 10 et reste inchangé une fois fixé. K est un coefficient de la force électromotrice d'un B compteur produit lorsque la bobine 5 se déplace dans le champ magnétique de l'aimant permanent 6 KF est un coefficient d'une force exercée sur la bobine 5 lorsqu'un courant i est produit. KQ est un coefficient du débit de sortie Q qui dépend des spéci- fications de la servovalve T est une constante de temps de la bobine 5; m, la masse du moyeu 3; b, un coefficient de l'amor- tissement visqueux exercé sur le moyeu 3; F, la force d'entraî- nement pour déplacer le moyeu 3; v, la vitesse du moyeu 3; et s, un laplacien. La force d'amortissement exercée sur le moyeu 3 dépend du coefficient d'amortissement visqueux b et du coefficient de la force électromotrice du compteur KB; mais une telle force d'amortissement esz généralement insuffisante, C'est pourquoi en réponse à la vitesse v détectée par le capteur de vitesse 11, la force d'amortissement est multipliée par le gain nécessaire l V et réinjectée négativement. En admettant que la réaction de la bobine 5 est assez rapide (le temps constant T est près de zéro), le gain de boucle d'un signal V sera le produit MV Kx KF Il est clair qu'il est Du meme ordre que le coefficient d'amortissement visqueux -b Ceci étant, en effectuant la réinjection négative de v et én contrôlan la valeur souhaitable de KV, la force d'amortissement peut être appliquée au moyeu 3 En pratique, l'efficacité de la rginjection de la vitesse est influencée par la constante de temps T de la bobine, mais c'est négligeable. Toutefois, dans la servovalve décrite ci-dessus, le cap tour de vitesse Il qui est nécessaire pour contrôler l'amortisse- ment est intégré dans un espace très limité dans la servovalve qu est un dispositif de-précisiono Il en résulte que l'assemblage es difficile, le prix élevé et le nombre de composants du capteur de vitesse est également plus élevé. C'est pourquoi la fiabilité est entravée De plus lorsq le capteur de vitesse est défectueux, il faut remplacer toute la servovalve. La présente invention permet de surmonter les problèmes ci-dessus et ceux rencontrés dans la technologie antérieure et a pour objet une servovalve électro-hydraulique du type à entraîne- ment direct dans laquelle l'amortissement peut être exercé sur un servovalve sans munir le corps de la servovalve d'un détecteur de vitesse. Les objets, effets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description ci-dessous, correspondant au dessin annexe sur lequel les mêmes r férences numériques sont utilisées pour désigner les mêmes 1 éémen que dans les figures Sur ce dessin: la figure 1 est une vue en section transversale d'une servovalve conventionnelle; les figures 2 a et 2 b montrent les mouvements d'un moy lorsque l'amortissement est insuffisant; la figure 3 est un schéma fonctionnel lorsque la com- mande de l'amortissement est effectuée au moyen d'un détecteur da vitesse; la figure 4 est la vue en section longitudinale -: d'u 1 e servovalve préconisée par la présente invention la figure 5 en est un schéma fonctionnel utilisé pour expliquer le principe à la base de la présente invention; et la figure 6 est un schéma fonctionnel. La figure 4 est une vue en section d'un mode de réalisa tion préféré d'une servovalve électro-hydraulique à entraînement direct selon la présente invention Puisque la construction méca- nique de la servovalve de la présente invention est pour l'essen- tiel similaire à celle d'une servovalve conventionnelle, comme montré figure 1, les éléments détaillés n'en sont pas représentés. Dans la figure 4, PT désigne l'ouverture du réservoir; PS une ouverture d'alimentation sous pression et PA et PB, les ou- vertures de chargement. La servovalve représentée à la figure 4 n'est pas munie d'un capteur de vitesse et la vitesse du moyeu 3 est détectée élec- triquement. En se référant maintenant aux figures 5 et 6, la détection de la vitesse du moyeu sera décrite. La figure 5 est un schéma fonctionnel de la servovalve conformément à la présente invention dans lequel la référence numérique 12 désigne l'amplificateur d'asservissement; 13, un système mécanique relatif à la servovalve (caractéristiques du. moyeu); et 14, un calculateur de vitesse du moyeu (un modèle des caractéristiques du moyeu). Le calculateur de vitesse du moyeu reçoit le courant d'entrée i de la bobine 5 de la servovalve et le déplacement x du moyeu 3 En réaction à ces informations, la vitesse v estimée du moyeu 3 est calculée Le signal de vitesse estimée v est réinjecté négativement à l'amplificateur d'asservissement 12 ainsi que décrit en référence à la figure 3 L'amortissement du moyeu 3 peut être effectué. Le mode d'opération sera décrit plus en détail en réfé- rence à la figure 6. Dans la figure 6, K représente KF / m de la servovalve; K 1 et K 2 des gains D a, un signal de vitesse estimée représentant la vitesse estimée du moyeu 3; ê, un signal représentant l'accé- lération estimée du moyeu 3; et, un signal représentant le déplacement estimé du moyeu 3. Dans la figure 6, le bloc indiqué par des lignes entre- coupées de deux points représente le calculateur de vitesse (un modèle des caractéristiques du moyeu). Le courant i passant dansla bobine 3 est multiplié par le coefficient K 15 de sorte que la force d'entraînement exercee sur le moyeu 3 et puis le signal d'accélération estimé a sont obtenus Le signal d'accélération estimée a est intégré équen- tiellement par des intégrateurs 16 et 17 de façon à obtenir le signal de vitesse estimée f et le signal de déplacement estiré o Le signal de déplacement estimé x est comparé au dépla- cement réel x du moyeu 3 et la différence est multipliée par les gains h 1 et h 2 et les produits ainsi obtenus sont réinjectés à v et a Il en résulte que le signal d'accélération estimée a et le signal de vitesse estimée v sont ajustés simultanément de sorte que la différence entre le déplacement réel x et le signal de déplacement estiné x du moyeu 3 est zéro C'est pourquoi le signal de vitesse estimée correct du moyeu 3 peut toujours être obtenu. Comme décrit ci-dessus, conformément à la présente inven- tion, il n'y a pas de détecteur de vitesse incorporé dans l'espace limité du servomoteur, mais la vitesse réelle du moyeu peut tou- jours être obtenue de temps en temps pas un simple circuit dispo- sé à l'extérieur du corps de la servovalve. Le circuit électronique ayant été décrit, il est entendu que la présente invention peut utiliser le logiciel d'un ordina- teur En outre les moyens préconisés sont décrits comme ayant un amplificateur de puissance du type à contrôle de tension, mais il est entendu qu'un amplificateur du type à contrôle de courant dans lequel le courant i est réinjecté négativement à la boucle auxiliaire peut être utilisé Dans le dernier cas-, les influences de la constante de temps T de la bobine et le coefficient de la tension de transmission KB sont éliminés de sorte que l'efficaci- té de l'amortissement est améliorée. Comme décrit ci-dessus, conformément à la présente in- vention, il n'y a pas de détecteur de vitesse incorporé dans la servovalve, amis -la servovalve peut être amortie, Il en résulte des coûts de fabrication réduite alors que la fiabilité est sen- siblement améliorée De plus la présente invention peut munir une servovalve de propriété de réaction rapide et stable. REVENDICATIONS 1 Servovalve électro-hydraulique du type à entraînement direct du type comprenant une bobine couplée à un moyeu et un ai- mant permanent monté sur le corps de valve, o ledit moyeu est entraîné directement par aimantation de ladite bobine, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de simulation des caractéristi- ques du moyeu, o un signal représentant la vitesse du moyeu est dérivé desdits moyens et est réinjecté négativement à un amplifi- cateur d'asservissement. 2 Servovalve selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens sont un circuit électronique. 3 Servovalve selon la revendication 1, caractérise en ce que lesdits moyens sont un ordinateur avec logiciel.