Brevet FR2588100A1 — publié le 19870403

DISPOSITIF COMPORTANT UNE BOUCLE D'ASSERVISSEMENT ET UN PROCEDE D'ASSERVISSEMENT L'invention concerne notamment un dispositif comportant une boucle d'asservissement et un procédé d'asservissement susceptibles de faire varier une valeur. Le dispositif, selon la présente invention, s'applique par exemple au dispositif de freinage de l'avion permettant de faire diminuer jusqu a l'arrêt la vitesse de l'avion sans provoquer le blocage des roues. Le dispositif d'asservissement du type connu comporte des actionneurs, des capteurs et des moyens de traitement de signal. Le dispositif d'asservissement est destiné à maintenir une grandeur physique aussi proche que possible d'une valeur ou d'une suite de valeurs évoluant dans le temps appelées valeurs de consigne. Ces valeurs par exemple un courant, une tension, une fréquence, une vitesse, un déplacement, une accélération sont générées par l'actionneur. La valeur réellement obtenue est mesurée par le capteur. Le dispositif de traitement de signal calcule l'amplitude de l'action en oeuvre pour obtenir la valeur désirée. Il se peut qu'il ne soit pas possible physiquement de générer l'amplitude calculée par les sytèmes de traitement d'information. Dans ce cas l'action exercée est limitée à l'amplitude maximale pouvant être générée par l'actionneur. Le dispositif de traitement d'information des systèmes d'asservissement de type connu utilise par la suite l'amplitude calculée précédemment de l'action à exercer pour la détermination des amplitudes futures. L'amplitude précédemment calculée n'étant pas l'amplitude réellement exercée par l'actionneur, le dispositif de type connu induisait des écarts importants par rapport à la valeur d'asservissement désirée, des discontinuités de valeur d'asservissement réellement obtenues et même des oscillations autour de cette valeur. Le dispositif objet de la présente invention permet d'éliminer les inconvénients du dispositif de type connu dus aux limitations d'amplitude des actions pouvant être exercées par les actionneurs. L'invention à principalement pour objet un dispositif de freinage de roue d'avion, caractérisé par le fait qu'il comporte associé à chaque roue ou groupe de roues freinées un dispositif de mesure de vitesse de roue, un dispositif de transmission d'information de vitesse de roue, un dispositif d'isolation galvanique du dispositif de transmission d'information, un filtre passe bas, un circuit d'élimination des variations rapides de la vitesse de roue, un circuit anti-rebond, un compteur relié à une horloge, un calculateur susceptible de diminuer la pression créée par une servovalve dans un circuit de freinage. L'invention a aussi pour objet un procédé d'asservissement en boucle fermée d'une grandeur physique à une valeur de consigne, les valeurs de consigne future étant déterminées en fonction des valeurs précédentes des valeurs de consigne par un dispositif de traitement d'information commandant un actionneur, caractérisé par le fait que le dispositif de traitement d'information tient compte des limitations des commandes pouvant être exécutées par l'actionneur pour l'élaboration des valeurs de consigne futures. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciaprès et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels - la figure 1 est un schéma d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est un organigramme illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure 1, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif d'asservissement à boucle fermée selon l'invention. Le dispositif illustré est un dispositif de freinage par exemple un dispositif de freinage d'avion. Lors de l'atterrissage un avion, au moment de toucher le sol, a une vitesse supérieure à la vitesse de décrochage. Ensuite pour terminer l'atterrissage l'avion doit pouvoir starrêter le plus rapidement possible. La décélération est obtenue par renversement du flux des moteurs, par l'augmentation de la traînée aérodynamique et/ou par freinage des roues du train d'atterrissage. Les possibilités de freinage des roues 1 du train d'atterrissage sont limitées par l'adhérence desdites roues à la piste d'atterrissage. Notamment en cas de mauvaises conditions météorologiques l'adhérence diminue. Le freinage trop intensif risque de provoquer un blocage des roues 1 du train d'atterrissage de l'avion. Le blocage des roues 1 du train d'atterrissage de l'avion risque d'entraîner un accident et provoque systèmatiquement une usure anormale des pneumatiques des roues 1 du train d'atterrissage de l'avion. Sur la figure 1, on peut voir un exemple de réalisation du dispositif de freinage des roues 1 du train d'atterrissage de l'avion selon l'invention. Sur la figure 1 une seule roue 1 a été représentée. La roue 1 est couplée mécaniquement à un dispositif 2 de mesure de vitesse. Le dispositif 2 de mesure de vitesse est par exemple une dynamo tachymétrique. Le dispositif de mesure de vitesse 2 est relié à des moyens de traitement d'information 18 par une ligne 3. Dans l'exemple illustré la ligne 3 est une ligne analogique faisant partie du faisceau de câble de transmission d'information ou d'énergie. Un tel faisceau est appelé faisceau avion. Avantageusement les moyens de traitement d'information 18 comportent des moyens 4 d'isolation galvanique du faisceau d'avion. Les moyens 4 d'isolation galvanique comportent par exemple un transformateur. Le transformateur est optimisé pour améliorer l'immunité aux parasites du dispositif de traitement d'information 18. Les moyens de traitement d'information 18 comportent des moyens permettant de déterminer la vitesse de rotation de la roue 1. Par exemple en liaison avec une dynamo ou un alternateur tachymétrique 2, le dispositif de traitement d'infoemation 18 comporte un compteur 9 relié à une horloge 10. Le nombre d'impulsions par unité de temps permet de déterminer la vitesse de rotation de la roue de l'avion. La sortie du compteur 9 est reliée à un calculateur 11. Le calculateur 11 détermine les ordres à donner au système de freinage 16 de la roue 1 de l'avion pour obtenir un freinage efficace sans blocage de la roue I. Avantageusement le calculateur 11 est un calculateur numérique. Ainsi le dispositif 18 de traitement d'information comporte un convertisseur analogique-numérique 9 placé par exemple à la sortie des moyens d'isolation galvanique 4.De même, la sortie du calculateur 11 est reliée à un convertisseur numériqueanalogique 13 permettant de commander directement le système de freinage 16. Dans l'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention comportant des alternateurs tachymétriques 2 la conversion du signal alternatif en signaux logiques par exemple logique dite TTL est effectuée par un convertisseur 5 comportant un comparateur vendu dans le commerce sous la référence LM 139. Avantageusement le dispositif de traitement d'information 18 comporte un filtre passe-bas permettant d'améliorer l'immunité aux bruits du dispositif. Dans une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention, un filtre analogique est monté à la sortie du dispositif d'isolation galvanique 4. Dans une seconde variante de réalisation du dispositif selon l'invention, un filtre numérique est monté à la sortie du convertisseur analogique-numérique 5. Avantageusement le dispositif selon l'invention comporte un circuit d'hystérésis 7 permettant d'émiliminer les signaux ayant une très rapide variation dans le temps. Avantageusement le circuit d'hystérésis 7 est relié à un circuit antirebond 8 permettant un fonctionnement sans acoup du dispositif de freinage. Le calculateur 11 reçoit par une ligne 12 des informations concernant la vitesse de l'avion et la vitesse des autres roues de l'avion. Le dispositif 18 de traitement d'information est relié par la ligne 14 à une première entrée d'une servovalve 15 du système de freinage 16. La servovalve 15 comporte d'autre part une seconde entrée 17. La servovalve 15 permet, sur commande électrique présente à l'entrée 17 d'augmenter la pression d'un circuit de freinage. L'augmentation de la pression d'un circuit de freinage provoque un contact mécanique entre, par exemple, un disque métallique solidaire de la roue et des plaquettes de frein. Le frottement entre le disque et les plaquettes provoque la conversion de l'énergie cinétique de l'avion en énergie calorifique. Le signal de commande présent sur la première entrée 19 de la servovalve 15 permet d'abaisser la pression fournie par la servovalve 15 au circuit de freinage afin d'éviter un blocage des roues. Le dispositif objet de la présente invention est facilement adaptable au système de freinage actuellement mis en oeuvre par exemple sur des avions. Une des originalités du dispositif selon l'invention est de tenir compte des limitations des possibilités des actionneurs, par exemple, à diminuer la pression d'une servovalve. Pour un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention le courant maximal de commande présent sur l'entrée 19 de la servovalve 15 est égal à 38 mA. II est possible que la roue 1, étant dans des conditions très proches du blocage à un temps t = t0, le calculateur 11 fournisse sur l'entrée 19 de la servovalve 15 un courant supérieur à 38 mA par exemple 70 mA. Indépendamment des problèmes de protection de la servovalve 15, le calcul d'un tel courant va entraîner une diminution de l'efficacité du dispositif de freinage 16. En effet, le calculateur 11 va tenir compte pour la suite des calculs du courant égal à 50 mA à l'instant t = t0 et non du courant réel égal à 38 mA.Ceci est particulièrement grave pour les dispositifs de freinage utilisant le processus d'optimisation de freinage comme par exemple ceux décrits dans le brevet français nO 2 488 000. Un tel dispositif assure par exemple le maximum d'efficacité au freinage pour un glissement g = 15%. De même, si la vitesse réelle est supérieure à la vitesse de consigne, le calculateur 11 peut être amené à fournir sur l'entrée 19 de la servovalve 15 un courant négatif. Dans ce cas, aucun courant n'est envoyé à l'entrée 19 de la servovalve 15. Pour ces deux cas, le calculateur 11 va utiliser comme valeur du courant de commande à l'instant t = respectivement 38 mA et 0 mA pour le calcul des valeurs du courant de commande aux temps t > t0. Sur la figure 2 on peut voir un organigramme d'un programme de calcul pour calculateur 1 1 de la figure 1. Sur la figure 2, on a utilisé les abréviations qui suivent: T est une période d'échantillonnage, I(t) est le courant de commande de la valve 15 par l'intermédiaire de l'entrée 19, g le glissement, PF est drapeau de plein freinage, PDF est drapeau de plein défreinage, I est l'index du tableau des valeurs des I précédemment calculées. Le calculateur 11 reçoit en 21 les signaux représentatifs de l'état des roues et d'un éventuel ordre de freinage. En 22, le calculateur 11 effectue le calcul du courant l(T) devant être appliqué sur l'entrée 19 de la servovalve 11. En 23, le calculateur 11 teste si ce courant est supérieur à 0. Si non: on teste en 25 si le glissement est supérieur à un minimum, par exemple 3%. Si non: en 26 on met le drapeau de plein freinage. On va en 27 : Si oui: on va en 27 En 27, on charge la valeur nulle par exemple pour les dix dernières périodes d'échantillonnage. On va en 34 En 34, on envoie la valeur I(t) calculée par la ligne 14 de la rentrée 19 de la servovalve 15. Si oui: on teste en 24 si le courant l(t) est inférieur au courant maximal admissible par la servovalve 15 par son entrée 19 par exemple 38 ma. Si non: on teste en 29 si le glissement g est inférieur par exemple à 70%, correspondant à un état proche du blocage des roues. Si non: on met le drapeau de plein de freinage en 30. Ensuite en 33 on charge les tableaux de valeur de courant I avec la valeur maximale admissible. Si oui: on passe directement de 29 à 33. Si oui: en 28 on teste si le drapeau du plein défreinage n'est pas mis. Si non: on teste en 42 si ce glissement g est supérieur par exemple à 3%. Si non: en 31, on charge la valeur 0 pour I(T) ensuite on va en 34. Si oui: on enlève en 32 le drapeau de plein freinage. Si oui: en 35 on teste l'absence du drapeau du plein défreinage. Si non: on teste en 36 si le glissement est inférieur au seuil maximal par exemple 70%. Si non: en 37, on rend égal le courant 1(t) à la valeur maximale du courant admissible à l'entrée 19 de la servovalve 15. Ensuite on va en 34. Si oui: en 38, en enlève le drapeau du plein défreinage. Ensuite on va en 34. Si oui: on va en 34. L'homme du métier adapte l'organigramme illustré sur la figure 2 au calculateur 11, à son système d'exploitation, au caractéristiques électriques de la servovalve 15 et du convertisseur analogique-numérique 13. Pour la clarté de la figure 1 seule une seule roue 1 a été représentée. Dans une première variante de réalisation le dispositif selon l'invention chaque roue 1 freinée de l'avion est reliée à un dispositif de traitement dqnformation 18. Dans une seconde variante de réalisation toutes les roues freinées de l'avion sont reliées à un dispositif de traitement d'information unique par l'intermédiaire de leur ligne de transmission 3. Dans ce cas le dispositif de traitement d'information 18 comporte autant de systèmes d'isolation galvanique 4, de convertisseur analogique-numérique et des compteurs 9 que de roues freinées et/ou que de groupes de roues devant avoir la même vitesse. L'invention s'applique principalement au dispositif de freinage de roues d'avion. L'invention s'applique notamment au dispositif de freinage d'avions militaires disposant de radars leur permettant de connaître avec une grande précision la vitesse réelle de l'avion. Le dispositif s'applique aussi au dispositif de défreinage d'avions par exemple civils ne comportant pas de radar susceptible de leur fournir la vitesse de l'avion. Dans ce cas il est avantageux d'utiliser le dispositif de détermination de la vitesse de l'avion décrit dans le brevet français NO 2 488 000. Le dispositif selon la présente invention s'applique aussi à tout système de freinage par exemple au freinage de voiture automobile. Plus généralement le dispositif selon l'invention s'applique à tout système d'asservissement en boucle fermée devant faire varier une quantité physique selon un programme prédéterminé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage de roue (1) d'avion, caractérisé par le fait qu'il comporte associé à chaque roue ou groupe de roues freinées un dispositif (2) de mesure de vitesse de roue (1), un dispositif (3) de transmission d'information de vitesse de roue (1), un dispositif (4) d'isolation galvanique du dispositif (3) de transmission d'information, un filtre passe bas (6), un circuit (7) d'élimination des variations rapides de la vitesse de roue (1), un circuit anti-rebond (8), un compteur (9) relié à une horloge (10), un calculateur (11) susceptible de diminuer la pression créée par une servovalvé (l5) dans un circuit de freinage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le calculateur (11) est un calculateur numérique, ledit dispositif comportant des convertisseurs analogique-numérique (5) et numérique-analogique (13). 3. Procédé d'asservissement en boucle fermée d'une grandeur physique à une valeur de consigne, les valeurs de consigne future étant déterminées en fonction des valeurs précédentes des valeurs de consigne par un dispositif (18) de traitement d'information commandant un actionneur (15), caractérisé par le fait que le dispositif (18) de traitement d'information tient compte des limitations des commandes pouvant être exécutées par l'actionneur (15) pour l'élaboration des valeurs de consigne futures. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la grandeur physique asservie est la vitesse de rotation d'une roue (1), ledit procédé permettant un freinage efficace d'un mobile sans blocage desdites roues. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la roue (1) freinée est une roue d'avion. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'accroissement de pression généré par une servovalve (15) dans le circuit hydraulique de freinage permet la réduction de la vitesse du mobile. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'en cas de danger de blocage des roues (1) on envoie une commande sur une entrée (19) de la servovalve (15) entraînant une baisse de pression dans le circuit hydraulique de freinage. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que la valeur de consigne est la vitesse de la roue (1) entraînant un faible glissement par rapport au sol. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le glissement est de 15%.