Brevet FR2602888A1 — publié le 19880219

La présente invention se rapporte à un dispositif d'asservissement non linéaire utilisant un moteur asynchrone entrainant un élément de reglage de la grandeur a réguler. Les systèmes asservis non linéaires commandés par un moteur asynchrone sont très utilises, notamment pour la regulation du secteur a l'aide d'un autotransformateur ajustable. Ils ont l'avantage d'être très bon marché et ont des précisions de l'ordre de + 1%. Leur precision est limite par l'inertie du moteur qui ne s'arrête pas de tourner a l'instant exact ou l'alimentation du moteur est coupée. L'erreur qui en résulte est d'autant plus faible que la vitesse du moteur est lente. En commande manuelle, on arrive a améliorer la précision de ces systèmes en conservant une vitesse nominale du moteur suffisante, en donnant des ordres brefs sur les touches de commande. La durée des impulsions ainsi envoyees au moteur doit être suffisamment faible pour que la vitesse de rotation n'atteigne qu'une petite fraction de sa valeur nominale. Un objet de l'invention est donc de prévoir un dispositif qui améliore la précision de l'asservissement sans utiliser un moteur à vitesse faible, grâce a une commande élaborant un train d'impulsions de largeur fixe et de fréquence variable. Selon l'invention, il est prévu un dispositif d'asservissement non lineaire utilisant un moteur asynchrone entraînant un élément de réglage de la grandeur a reguler, ce dispositif comportant un comparateur comparant une tension d'entree proportionnelle a la grandeur a reguler a une tension de référence pour obtenir une tension d'erreur, ledit dispositif etant caractérisé en ce qu'il comprend en outre - un circuit de detection a seuil de la valeur absolue de la tension d'erreur, connecté a la sortie du comparateur, pour fournir la valeur absolue de la tension d'erreur dès que celle-ci dépasse un seuil prédéterminé ;; - un convertisseur tension-fréquence connecté a la sortie du circuit de détection pour fournir un signal dont la fréquence est proportion nelle a la valeur absolue de la tension d'erreur fournie par ledit circuit de détection ; - un circuit monostable redéclenchable recevant le signal de sortie du convertisseur sur son entre et fournissant a chaque declenchement une impulsion de commande dont la duree est choisie pour commander une rotation minimum dudit moteur ;; - un detecteur de signe connecté à la sortie dudit comparateur pour fournir un signal logique caractéristique du signe de la tension d'erreur, et - un circuit d'aiguillage commandé par ledit signal logique du détecteur de signe, pour aiguiller les impulsions de commande du circuit mono stable vers l'une ou l'autre de deux sorties commandant respecti vement la rotation dudit moteur dans un sens ou en sens inverse. Grace au fait que l'on commande le moteur par des impulsions de durée fixe mais de frequence variable, on peut obtenir une approche rapide de la position d'équilibre du dispositif, puis un réglage précis de la position par des impulsions breves de plus en plus espacées. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaltront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où : - la figure 1 est le schéma de principe du dispositif d'asservissement selon l'invention ; - la figure 2 est le schema d'un mode de realisation du dispositif selon l'invention, et - la figure 3 représente des courbes explicatives. Pour la clarté de la description, on va se placer, sans que cela soit limitatif, dans le cas d'une alimentation d'équipements électroniques fournissant une tension continue +U à partir du secteur, la tension secteur lui étant transmise à travers un autotransformateur ajustable dont l'axe de réglage est entraîné par un moteur asynchrone. Le réglage de la tension d'alimentation +U s'effectue en ajustant la tension secteur grace à l'autotransformateur. Ceci étant précisé, le dispositif de la figure 1 comporte tout d'abord un comparateur de tension 1 qui compare une tension d'entrée Ve, proportionnelle a la tension d'alimentation, à une tension de consigne ou de référence Vr. La tension d'erreur obtenue est envoyee, d'une part, à un détecteur à seuil 2 de la valeur absolue de la tension d'erreur et, d'autre part, à un détecteur de signe 7. Le detecteur de valeur absolue à seuil 2 fournit un signal proportionnel à la valeur absolue de la tension d'erreur dès que celle-ci dépasse un certain seuil S. Ce signal est envoyé à un convertisseur tensionfréquence 3 qui fournit un signal rectangulaire dont la fréquence est proportionnelle à la valeur absolue de la tension d'erreur qu'il reçoit en entrée.Ce signal rectangulaire est appliqué à l'entrée d'un circuit monostable redèclenchable 4 dont la durée de chaque impulsion fournie est réglée de maniere à commander une rotation minimum du moteur. Le détecteur de signe 7 fournit un signal logique caractéristique du signe de la tension d'erreur. Ce signal sert a commander une porte ET 6 directement et une porte ET 5 via un inverseur 8. L'autre entrée des portes ET 5 et 6 reçoit les impulsions de commande venant du circuit monostable 4. Ces circuits 5, 6 et 8 constituent un aiguillage pour envoyer les impulsions de commande soit vers une sortie Sd, soit vers une sortie Si selon le signe de la tension d'erreur. Ces sorties Sd et Si servent à commander la rotation du moteur, respectivement dans un sens et dans le sens inverse de façon à ramener la tension d'erreur à zéro. La figure 3 représente, à titre d'exemple, en a) le signal rectangulaire fourni par le convertisseur tension-fréquence et en b) les impulsions de commande fournies par le circuit monostable. On voit que la fréquence du signal en a) diminue au fur et à mesure que la correction s'effectue. Lorsque la tension d'erreur est elevée, donc la fréquence élevée, la tension de commande est continue - debut de la courbe b) - car le monostable est constamment redeclenché avant la fin de chaque impulsion. Puis, la tension d'erreur et la fréquence diminuant lorsqu'on approche de la position désirée, les impulsions de commande deviennent séparées et le moteur tourne par pas de rotation minimum de plus en plus espacés, chaque pas faisant diminuer la fréquence. Lorsque la tension d'erreur devient inférieure au seuil S en valeur absolue, la fréquence tombe à zéro et le convertisseur ne fournit plus de signal, ce qui est indiqué à l'extrémité de la courbe a). Après la dernière impulsion correspondante du monostable, la tension d'erreur est donc tombée en dessous de la valeur du seuil et le dispositif d'asservissement s'immobilise en position d'équilibre tant qu'il n'y a pas de nouvelle fluctuation de l'alimentation. Le dispositif atteint un état stable sans oscillation de pompage si le seuil S est choisi supérieur à la moitié du pas de variation de la tension d'erreur correspondant à chaque impulsion de commande sur le moteur. La figure 2 est un schéma de réalisation possible du dispositif d'asservissement selon l'invention. L'élaboration de la tension d'erreur est effectuee en prélevant sur un potentiomètre d'ajustage P une tension sur un pont diviseur constitué des resstances R1 et R2 et du potentiomètre P connectés en série entre l'alimentation +U elle-meme et une tension de référence -Vr. Par l'intermédiaire d'un adaptateur 10, cette tension est appliquée à l'entrée d'un amplificateur opérationnel 11 connecte en détecteur de passage par zéro. La tension d'erreur à la sortie est envoyée à un détecteur de signe formé par un comparateur de tension 15 dont une entrée est à la masse. Ce comparateur fournit un signal de niveau logique O ou 1 suivant que la tension d'erreur est positive ou négative. Cette tension d'erreur est aussi envoyée à un détecteur de valeur absolue comportant deux amplificateurs opérationnels 12 et 13, dont les entrées non inverseuses sont reliées à la masse et dont les résistances d'entree et de contre-réaction sont toutes égales à la même valeur R, de façon à avoir un gain de -1 pour chacun d'eux, et deux diodes D1 et D2 reliant l'entrée inverseuse de l'amplificateur 13, respectivement, à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 12 et à sa sortie. Ce sont les anodes des diodes D1 et D2 qui sont reliées a l'entrée de l'amplificateur 13 et la tension d'erreur est appliquée à l'entrée de l'amplificateur 12.Dès que la tension d'erreur dépasse en valeur absolue la valeur de seuil déterminée par les caractéristiques de conduction des diodes D1 et D2, elle est appliqué, avec un signe négatif, à l'amplificateur 13, soit à travers la diode D1 si la tension d'erreur est négative, soit à travers l'amplificateur 12 et la diode D2 si la tension d'erreur est positive. L'amplificateur 13 fournit une tension positive égale à la valeur absolue de la tension d'erreur au convertisseur 3. Celui-ci est suivi ici d'un diviseur de fréquence 14, qui peut s' avérer nécessaire. Le reste du circuit a déjà été decrit en relation avec la figure 1. Bien entendu, bien que l'invention ait ete décrite en relation avec une application particulière, elle n'est nullement limitée à cette application et, d'autre part, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'asservissement non linéaire utilisant un moteur asynchrone entrainant un élément de réglage de la grandeur à réguler, ce dispositif comportant un comparateur (1) comparant une tension d'entrée (Ve) proportionnelle à la grandeur à réguler à une tension de référence (Vr) pour obtenir une tension d'erreur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre - un circuit (2) de détection à seuil de la valeur absolue de la tension d'erreur, connecté à la sortie du comparateur (1), pour fournir la valeur absolue de la tension d'erreur des que celle-ci dépasse un seuil prédéterminé ; - un convertisseur tension-fréquence (3) connecté à la sortie du circuit de détection (2) pour fournir un signal dont la fréquence est propor tionnelle à la valeur absolue de la tension d'erreur fournie par ledit circuit de détection ;; - un circuit monostable redeclenchable (4) recevant le signal de sortie du convertisseur (3) sur son entrée et fournissant à chaque déclen chement une impulsion de commande dont la durée est choisie pour commander une rotation minimum dudit moteur ; - un détecteur de signe (7) connecté à la sortie dudit comparateur (1) pour fournir un signal logique caractéristique du signe de la tension d'erreur, et - un circuit d'aiguillage (5, 6, 8) commandé par ledit signal logique du détecteur de signe (7) pour aiguiller les impulsions de commande du circuit monostable vers l'une ou l'autre de deux sorties (Sd, Si) commandant respectivement la rotation dudit moteur dans un sens ou en sens inverse. 2. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de détection à seuil (2) de la valeur absolue de la tension d'erreur est constitue de deux amplificateurs opérationnels (12, 13), dont les entrées non inverseuses sont connectées à la masse et dont l'entrée inverseuse du premier amplificateur (12) de gain -1 reçoit la tension d'erreur du comparateur (1), et de deux diodes (D1, D2) reliant l'entrée inverseuse du second amplificateur (13) respectivement à l'entrée du premier amplificateur (12) et à sa sortie, les anodes des deux diodes étant reliées à l'entrée du second amplificateur et la tension de seuil etant déterminée par les caractéristiques de conduction de ces diodes. 3. Dispositif d'asservissement selon l'une des revendicationsl ou 2, caractérisé en ce que ledit détecteur de signe (7) est constitue par un comparateur de tension (15) dont une entrée est reliée à la masse 4. Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un diviseur de fréquence (14) est intercalé entre le convertisseur tension-fréquence (3) et le circuit monostable (4).