Brevet FR2583898A1 — publié le 19861226

PROCEDE DE COMMANDE D'UNE ECHELLE SUR VEHICULE. La présente invention se rapporte à un procédé de commande des mouvements d'une échelle sur véhicule notamment d'une échelle de sauvetage et de lutte contre l'incendie, comportant une échelle formée de plusieurs éléments pouvant être déployés ou reployés par un actionneur et pouvant être dressée par pivotement autour d'un axe sensiblement horizontal, par l'intermédiaire d'un actionneur et orientée, autour d'un axe sensiblement vertical, par l'intermédiaire d'un actionneur, et un système électronique à microprocesseur recevant en entrée les signaux d'un pupitre de commande muni d'organes de commande manuelle de dressage-abaissement, de déploiement-reploiement et d'orientation et les signaux représentatifs de la charge utile appliquée à l'échelle, de la longueur développée et de l'angle d'orientation et générant en sortie des signaux servant à commander lesdits actionneurs. Le brevet français 81 04 449 décrit un dispositif de commande pour une échelle sur véhicule du type précédent. L'opérateur dispose pour chaque commande de mouvement d'un organe de commande (levier) dont le sens et l'amplitude de déplacement correspondent respectivement au sens et à la vitesse d'exécution du mouvement. Chaque organe de commande fournit un signal électrique représentatif du sens de commande et de la vitesse du mouvement, à un microprocesseur comportant en mémoire les valeurs maximales à ne pas dépasser en fonction de divers paramètres sélectionnables et prédéterminés de mise en service de l'échelle et une loi de décélération des mouvements dans les zones terminales d'approche de la portée maximale considérée. Ce dispositif assure une variation linéaire des vitesses angulaires ou linéaires en fonction du déplacement de l'organe de commande. 4qIng ' 10e7 On i mite les vitesses d'évolution de manière à éviter au personnel transporté les désagré m ents qui pourraient résulter des accélérations ou décélérations importantes. Les vitesses maxi m ales correspondent aux limites admissibles pour la longueur développée et de la charge utile maximales. IL s'en suit, pour les valeurs moindres de longueur développée et de charge utile, une relative lenteur des m ouve m ents de dressage-abaisse ment et de pivote ment puisque, pour ces m cuve m ents, il correspond à la vitesse des actionneurs, une vitesse angulaire de 1' échelle. La présente invention permet une variation de la vitesse maximale angulaire du mouvement de dressage-abaissement lorsque la longueur développée et la charge utile varient, une variation de la vitesse maximale angulaire du mouve m ent de pivotement lorsque la portée et la charge utile varient, une variation de la vitesse de déploie m entreploie ment lorsque la charge varie. L' invention per m et d'accroître les vitesses des mouvements tout en assurant le confort des passagers éventuels et en limitant les effets dynamiques générateurs d'efforts et de déformation qui nuisent à la précision des manoeuvres. L'invention permet une plus grande précision de réglage des faibles vitesses ce qui est particulièrement important pour les manoeuvres d' accostage. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à calculer, à partir des signaux desdits capteurs, un premier coefficient de vitesse qui est une fonction décroissante de la longueur développée de 1' échelle, un second coefficient qui est une fonction décroissante de la charge utile et un troisième coefficient qui est une fonction décroissante du rayon de giration de 1' échelle, à calculer une valeur de vitesse maximale de dressage-abaissement à partir d'une valeur de vitesse maximale adaptée à la longueur développée minimum et à la charge utile minimum et pondérée par lesdits premier et second coefficients, à calculer une valeur de vitesse maximale d'orientation à partir d'une valeur maximale adaptée au rayon de giration minimum et à la charge utile minimum et pondérée par lesdits second et troisième coefficients, et - 3 à fournir aux actionneurs des signaux de co m ande qui n'excèdent pas les valeurs maximales ainsi calculées. Selon une caractéristique, le procédé consiste à calculer une valeur de vitesse maximale de déploiement-reploiement à partir d'une valeur de vitesse maximale adaptée à la charge utile minimum et pondérée par ledit second coefficient. Selon une autre caractéristique le procédé lie le déplacement de com mande à la vitesse demandée par une loi de vitesses non dépendant de la vitesse maximale calculée. Selon une autre caractéristique, le procédé fait varier le l'amplitude du déplacement de l'organe de co mmande et demandée entre les faibles vitesses et les grandes vitesses. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en aux dessins annexés sur lesquels: de 1' organe linéaire ou gain entre la vitesse se référant - la figure 1 est une vue schématique d'une échelle sur véhicule indiquant les param êtres de fonctionnem ent; - la figure 2 est un schéma simplifié du système de com mande hydraulique - la figure 3 est un sché m a général d'ensemble des entrées et des sorties d'un microprocesseur utilisé dans le cadre de l'invention; - la figure l représente la constitution générale du systè m e à 3C microprocesseur servant à la com mande des mouvements selon 1' invention; - la figure 5 est un organigramme simplifié des opérations effectuées par le système électronique à microprocesseur 49398 11676 - 'a figure 6 représente une loi de variation du coefficient de vitesse maximale K a (L) en fonction de la longueur développée L - la figure 7 représente une loi de variation du coefficient de vitesse maxi m ale K (CM) en fonction de la charge utile M; - la figure 8 représente une loi de variation du coefficient de vitesse maximale du m ouvement d'orientation en fonction du rayon de giration p; - la figure 9 donne une loi de variation de la vitesse du mouvement de dressage-abaisse ment confor m é m ent à 1' invention; - la figure 10 donne une loi de variation de la vitesse du mouvement d'orientation conformément à l'invention - la figure 11 donne une loi de variation de la vitesse du mouvement de déploie m ent-reploie ment confor m é ment à 1' invention; - la figure 12 donne un organigram me de calcul de la vitesse demandée. L' échelle sur véhicule représentée sur la figure 1 comporte un véhicule porteur 1 sur lequel est m onté l'échelle repérée 2. Le véhicule porteur 1 supporte une tourelle d'orientation 3 qui peut pivoter ou être orientée autour d'un axe vertical 3a. Cette tourelle porte une partie 31 articulée autour d'un axe horizontal 3b. Le support dt' échelle 21 - appelé berceau - est articulé sur cette partie 31 autour d'un axe horizontal 2a. L' échelle 2 se compose de plusieurs tronçons 22, 23, 24, 25 qui sont télescopiques et à développement simultané. A l'extrémité de l'échelle est monté un panier 26 (ou une plateforme a movible) qui est articulé sur le tronçon supérieur 25 autour d'un axe 27. Ce panier sert à transporter des personnes. 493, - La stabilité du véhicule pendant l'utilisation de l' échelle est assurée par des vérins de calage 12 montés sur des poutres-support télescopiques 11. L'orientation de la partie 31 permet de maintenir l'axe des éléments d' échelle dans un plan vertical m ê me lorsque le véhicule est incliné. Le support d'échelle 21 en pivotant autour de l'axe 2a permet de faire varier l'angle de dressage de l' échelle qui est désigné par c. La vitesse du mouvement de dressage est désignée par V a. L'angle de pivotement 1 de la tourelle 3 est désigné par 6 et la vitesse angulaire est désignée par VO. La longueur développée de l'échelle est désignée par L et la vitesse linéaire de l'extrémité de l'échelle est désignée par VL. La charge constituée par les personnes portées est dite charge utile et elle est désignée par M. Le rayon de giration (distance entre la direction de la charge et l'axe 3a) est désigné par p. La figure 2 représente le schéma simplifié du circuit hydraulique de commande des mouvements. Le circuit hydraulique con mande les actionneurs 57, 58, 59 qui servent à manoeuvrer l'échelle. L'actionneur 57 est un moteur hydraulique qui actionne le treuil servant à commander le déploiement- reploiement. Les vérins 59 servent à comn mander le dressage-abaissement. Le moteur hydraulique 58 co m m ande 1' orientation de la tourelle. Une pompe à débit variable 51 alimente, à partir d'un réservoir 52, les actionneurs 57, 58, 59 par l'intermédiaire d'électrodistributeurs 53, 54, 55. L' électrodistributeur 53 contrôle l'alimentation du moteur hydraulique 57. L' électrodistributeur 54 contrôle l' alim entation des vérins 59 de 3O dressage-abaissement. L'électrodistributeur 55 contrôle 1' alimentation du moteur hydraulique 58. Chacun des électrodistributeurs délivre un débit proportionnel à la tension fournie aux bobines. Un électrodistributeur 56 (mis sous tension dès qu'un électrodistributeur 53 à 55 est mis sous tension) permet 49398: 1676 - 6 - d'envoyer à la pompe 52 l'information de pression maximale dans les circuits ce qui modifie la cylindrée de la pompe de façon à ce qu'elle délivre juste le débit nécessaire à 1' utilisation à la pression régnant dans le circuit d' utilisation. En 1' absence de co m m ande de cet électrodistributeur, le débit de la po mpe est nul. Les mouvements sont commandés par l'opérateur à partir d'un pupitre de com mande 4 représenté à la figure 3. Ce pupitre comporte deux leviers 41 et 42 de commande manuelle des mouvements. Le sens et l'amplitude du déplacement C a du levier 41 correspondent respectivement au sens de dressage-abaissement et à sa vitesse angulaire Va. Le sens et l'amplitude du déplacement Ce du levier 41 correspondent respectivement au sens d'orientation (droite ou gauche) et à sa vitesse linéaire Ve- Le sens et l'amplitude CL du déplacement du levier 42 correspondent respectivement au sens du mouvement de déploiement-repliement et à sa vitesse linéaire VL- Les signaux de co mmande venant du pupitre de co mande 4 sont envoyés à un systè me électronique à microprocesseur représenté par les figures 3 et 4. Ce système électronique reçoit par ailleurs les signaux représentatifs de la charge utile de la longueur développée et de l'angle d'orientation. Pour la charge utile, le signal peut être fourni par un capteur de mesure de la charge ou par un système de sélection de charge utile permettant à l'opérateur de choisir à partir du pupitre 4 entre plusieurs valeurs discrètes de la charge utile. Ainsi à titre indicatif en appuyant sur les boutons 43, 44, 45 qui correspondent à la présence d'un, deux, trois hom mes dans le panier, l'opérateur détermine la charge utile. Les commandes des divers mouvements sont assurées par l'intermédiaire d' un microprocesseur M P U et peuvent 1' être selon des dispositions particulières ayant fait l'objet de la demande de brevet français N 81 04 449 du 5 mars 1981. En bref, les informations de position délivrées par différents capteurs sont lues périodiquement par le microprocesseur et mises en mémoire. Le microprocesseur traite ces données et compare état de l'échelle à des limites d'utilisation stockées en mémoire permanente. Les ordres de com mande des - mouvements donnés par l'opérateur sous forme de signaux électriques représentatifs du sens et de la vitesse de comn mande sont envoyés au mieroprocesseur; ils sont validés ou m odifiés selon le résultat de la co m paraison de l' état de l' échelle aux limites d'utilisation précitées puis transmis aux organes de commande des actionneurs, en faisant nota m ent intervenir une décélération progressive dos mouvem ents avant 1' arrêt total. Le systè em e électronique à microprocesseur illustré par la figure 4 co m prend - un microprocesseur (MPU) 61 qui coordonne toutes les fonctions du système et possède une mémoire de travail interne. j - deux mémoires programmables (REPROM) 62 et 63. La totalité du program me permettant la co mande et le contrôle du fonctionnement de l' échelle est enregistré dans ces mémoires. - une mémoire de travail externe (RAM) 64. C'est dans cette mémoire que sont stockés les paramètres extérieurs et les résultats de calcul. - des interfaces 65 et 66 d'adaptation des entrées et sorties à codage d'adresse (PIA et PIA 2). Ces composants sont reliés par des BUS usuels - BUS des DONNEES (ensemble de fils véhiculant les informations d'entrées sorties ou mémoire). - BUS des ADRRESSES (ensemble de fils comportant le codage des emplacements ou destinations des informations véhiculées par le BUS des DONNEES). 493g9 '676 - BUS de COMMANDE (ensemble de fils par lesquels cheminent les signaux de co mmande auxiliaires validant les adresses et transfert des données). Les ordres de commande des trois mouvements de l'échelle sont de type analogique et appliqués sous forme de tensions électriques aux bornes d'entrée E1 à E3 d'un multiplexeur 71. Le signal appliqué à l'entrée E1 est contrôlé par le levier 41 de commande de dressage- abaissement. Le signal appliqué à l'entrée E2 est contrôlé par le levier 41 de commande !0 d'orientation. Le signal appliqué à l'entrée E3 est contrôlé par le levier 42 de com mande de déploiement-reploiement. D'autres entrées analogiques sont prises en compte parmi lesquelles: une entrée E4 couplée à un codeur angulaire ou à un capteur potentiom étrique iB de mesure de l' angle d' orientation a de l' échelle; une entrée E5 couplée à un capteur angulaire de m esure de ' angle d'orientation 0; une entrée E6 couplée à un capteur de mesure de la longueur développée L; une entrée E7 couplée à l'organe de sélection de charge utile M ou au capteur de mesure de charge utile M. Le multiplexeur 71 est suivi d'un convertisseur analogique-numérique 72 relié - à l'interface d' adaptation des entrées PIA 1 (référencé 65). L'interface d'adaptation PIA2 (référencée 66) coopère avec un circuit de cormande des entrées 73 et avec un convertisseur numérique-analogique 74 à sortie analogique S1. un convertisseur numérique-analogique 75 à sortie analogique S2, un convertisseur numérique-analogique 76 à sortie analogique S3- La sortie S1 est couplée à 1' électrodistributeur 54 com mandant le dressage-abaissement. La sortie S2 est couplée à l' électrodistributeur 53 commandant le déploiement-reploiement. La sortie S3 est couplée à l'électrodistributeur 55 con mandant l'orientation. Un décodeur 67 sert de démultiplexeur pour le circuit de com mande des entrées 73 et pour les convertisseurs numérique-analogique 74 à 76. 4e3 -9- La figure 5 représente l'organigram mne général simplifié des opérations effectuées par le système électronique à microprocesseur: initialisation des m é moires, - lecture des entrées et stockage en mémoire de travail, - calculs notam ment de la longueur développée. Le programme comporte le contrôle successif des différents mouvements. Le principe de contrôle est le même pour tous les mouvements. Les 1O mouvements d'abaissement, déploiement, dressage sont contrôlés de la fagon suivante le mouvement est-il demandé par l'opérateur (entrées E1 E3) ? Si NON il y a maintien ou mise en position d'arrêt de ce mouvement. Si OUI poursuite du progra mme. Dans le procédé selon l'invention, la vitesse maximale du mouvement de dressage ou abaissem ent est variable en fonction de la longueur développée ou de la charge utile et la vitesse du m ouvement d' orientation est variable en fonction du rayon de giration et de la charge utile. De plus la vitesse maximum du mouvement de déploiement-reploiement est variable en fonction de la charge utile. La vitesse maximale Va max (L, M) de l'actionneur 59 du mouvement de dressage-abaisse m ent pour une longueur développée L et une masse M peut être écrite sous la forme: Va max (L,M) = Va max. (L mini, O) x Ka (L) x K (M), o Va max (L mini, 0) représente la vitesse maximale de référence de l' actionneur 59 pour une longueur développée L minimum et une charge utile M nulle et o Ka (L) est un premier coefficient de vitesse maximale donné par la figure 6 en fonction de la longueur développée L et o K (M) est un second coefficient de vitesse maximale donné par la figure 7 en fonction de la charge utile M. Le premier coefficient de vitesse est une fonction décroissante de la longueur développée L. Le second coefficient de vitesse est une fonction décroissante de la charge utile M. 4qqg '1676 - 10 - De même la vitesse maximale Vo max de l'actionneur 58 du mouvement d'orientation peut être écrite sous la forme: V max (P, M) = Ve max (p mini, O) x K) (p) x K (M) o V0 max (p mini, O) représente la vitesse maximale de référence de l' actionneur 58 pour un rayon de giration p minimum et une charge utile nulle et o Ko (P) est un troisième coefficient de vitesse maximale donné par la figure 8 et o K (M) est le second coefficient donné par la figure 7. Le troisième coefficient de vitesse est une fonction décroissante du rayon de giration de 1' échelle. Le rayon de giration p est calculé à partir de la longueur développée L et de l'angle de dressage a. La vitesse maximale VL maxi de l'actionneur 57 de déploiement-reploiement peut être écrite sous la forme: VL maxi (M) = VL max (O) x K (M) o VL max (O) représente la vitesse maximale de référence de l'actionneur 57 pour une charge utile nulle et o K (M) est le second coefficient de vitesse donné par la figure 7. Le déplacement du levier de commande est lié à la vitesse demandée (le signal de co m m ande de 1' actionneur correspondant est proportionnel à cette vitesse) par une loi de vitesse linéaire ou non dépendant de la vitesse calculée. La figure 9 montre la loi de variation de la vitesse Va de l'actionneur 59 du mouvement de dressage-abaissement en fonction de l'amplitude Ca du levier 41 de com mande pour les valeurs extrêmes de longueur développée L et de charge utile M dans le cas de l' échelle précédente. On voit que pour un déplacement Ca max la vitesse maximum qui correspond dépend de la charge M et de la longueur développée L. Pour un déplacement compris entre Ca 0 et ca max la vitesse se situe sur la courbe 81, la courbe 82 ou une courbe intermédiaire telle que 83 suivant la charge M et la longueur développée L. 49: - il - La courbe 81 représente Va demandée pondérée lorsque développée est minimale et la charge utile est minimale. La courbe 82 représente Va demandée pondérée lorsque développée L est maximale et la charge utile est maximale. La courbe 83 représente Va de m andée pondérée pour intermédiaires de longueur développée et de charge utile. la longueur la longueur des valeurs Le gain entre l'amplitude du déplacement Ca du levier de eommande 41 et la vitesse de mouvement demandée est variable entre les faibles vitesses et les grandes vitesses de manière que la précision- de réglage des faibles vitesses soit m eilleure que celle des fortes vitesses. Pour augmenter la précision du réglage des faibles vitesses Va la loi de vitesse peut être à titre d'exemple de la forme: V = ACa 2 + B 2(J o A et B sont des coefficients déterminés de telle sorte que: va = O pour Ca = Ca 0 et Va = Va max (L, M) pour Ca = Ca max d'o Va max (L,.) Ca max2 - Ca 2 et 49398 ' '676 - 12 - Va max (L, M) x Ca 02 Ca max2 - Ca o2 avec Va max (L, MH) = Va max (L mini, 0) x Ka (L) x K (M) Les lois de vitesses représentées par les courbes 81 ou forme AC2 + B. 82 sont de la Le réglage de la vitesse entre la vitesse minimale et la vitesse maximale est effectuée par utilisation de toute la course utile du levier de co m m ande correspondant. De façon analogue, la figure 10 montre la loi de variation de la vitesse Ve de l'actionmeur 58 du mouvement d'orientation en fonction de l'amplitude Ce du mouvement du levier 41 de commande pour les valeurs extrê mes de longueur développée L et de charge M dans le cas de l'échelle précédente prise à titre d'exemple. En ce qui concerne le gain et la course du levier 41, les caractéristiques notées à propos de la figure 9 s' appliquent. La figure il montre la loi de variation de la vitesse VL de l'actionneur 57 du mouvement de déploiement-reploiement en fonction de l'amplitude CL du mouvement du levier 42 de commarodle pour les valeurs extrmea de charge utile dans le cas de l'réchelle précédente. En ce qui concerne le gain et la course du levier 42, les caract-éristiques notées à propos de la figure 9 s' appliquent. En se rapportant à la figure 5, r organigram me assure le calcul des coefficients de pondération et le caleul des vitesses demandées pondérées. La figure 12 est un détail de 1' organigram me donnant le calcul de la vitesse demandée en fonction de l'amplitude C du déplacement de l'organe de commande, de la charge utile M, de la longueur développée L ou du rayon de giration p. B - - 13 - 2 est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnments de détails et de même envisager 1' em ploi de moyens équivalents. c 4939A - '76 - 4- 2583898 REVEN DIC ATIONS 1. Procédé de com mande d'une échelle (2) sur véhicule (1) comportant une échelle (2) formée de plusieurs éléments (22, 23, 24, 25) pouvant être déployés ou reployés par un actionneur (57) et pouvant être dressée ou abaissée, par pivote m ent autour d'un axe (2a) sensiblement horizontal, par l'intermédiaire d'un actionneur (59) et orientée, autour d'un axe (3a) sensiblement vertical, par l'intermédiaire d'un actionneur (58) et un système électronique à microprocesseur recevant en entrée les signaux d'un pupitre de commande (4) muni d'organes de commande manuelle (41, 42) de dressage-abaissement, du déploiement-reploiement et de l'orientation et les signaux représentatifs de la charge utile (M) appliquée à l'échelle, de la longueur développée (L) et de l'angle d'orientation (e) et générant en sortie des signaux servant à commander lesdits actionneurs (57, 58, 59), caractérisé par le fait qu'il consiste à calculer, à partir desdits signaux, un premier coefficient de vitesse, qui est une fonction décroissante de la longueur développée, un second coefficient de vitesse qui est une fonction décroissante de la charge utile et un troisièm e coefficient de vitesse qui est une fonction décroissante du rayon de giration de l'échelle, à calculer une valeur de vitesse maximale de dressage-abaissement à partir d'une valeur de vitesse maximale adaptée à la longueur développée minimum et à la charge utile minimum et pondérée par lesdits premier et second coefficients, à calculer une valeur de vitesse maximale d'orientation à partir d'une valeur de vitesse maximale adaptée au rayon de giration minimum et à la charge utile minimum et pondérée par ledit second coefficient et ledit troisième coefficient, et à fournir aux actionneurs (57, 58, 59) des signaux de commande qui n'excèdent pas les vitesses maximales ainsi caleulées. 2. Procédé de com mande selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à calculer une valeur de vitesse maximale de déploiementreploiement à partir d'une valeur de vitesse maximale adaptée à la charge utile minimum et pondérée par ledit second coefficient. 49: - - 2583898 - 15 - 3. Procédé de com mande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à lier le déplaceement de l'organe de comn mande (41, 42) à,la vitesse demandée par une loA de vitesses linéaire ou non dépendant de la vitesse maximale caleulée. 4. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire varier le gain entre l'amplitude du déplacement de l'organe de commande (41, 42) et la vitesse entre les faibles vitesses et les grandes vitesses. 49398 t 1676