Brevet FR2609339A1 — publié le 19880708

Régulateur de pression. L'invention se rapporte a un régulateur de pression, en particulier régulateur de pression de freinage pour des véhicules avec au moins une électro-valve susceptible d1être actionnée par un signal électrique, avec un transducteur pression-tension pour produire un signal de valeur instantanée qui est proportionnel à la pression à régler, avec un générateur de la valeur de consigne de la pression, avec un comparateur pour produire un signal d'écart du réglage entre le signal de valeur instantanée et un signal de valeur de consigne et avec un régulateur relié au comparateur et qui est réalisé avec une partie proportionnelle et une partie intégrale. Un tel régulateur de pression est connu par le document DE-OS 28 11 345.Des régulateursdepres- sion similaires sont également connus par les brevets US-Sen 3402 972, 3398 993, 3807 810 et par les brevets DE-Sen 11 60 491 et 11 00 672. En bref, on applique à ces régulateurs de pression, pour des freins, un signal électrique de demande de freinage, c'est-à-dire le signal de valeur de consigne UsOll. Un capteur de pression mesure la pression qui règne momentanément à la sortie du régulateur, il transforme cette pression en une tension électrique et transmet cette valeur instantanée Uist au régulateur. Le régulateur commande, en fonction de l'écart entre valeur de consigne et valeur instantanée, la valve d'admission ou la valve d'évacuation, afin de rendre la valeur instantanée égale à la valeur de consigne. Afin d'améliorer la qualité du réglage, on a réalisé, dans le cadre du document DE-OS 28 11 345, les valves d'évacuation et d'admission sous la forme de cé que l'on désigne par des valves proportionnelles qui, modifient, en définitive, leur section transversale d'ouverture en fonction de l'écart de réglage. Le régulateur possède également une partie intégrale (régulateur-PI) afin de pouvoir régler même de faibles écarts de réglage et pour rendre le régulateur très largement indépendant de toute hystérèse. L'invention a pour objet d'améliorer le régulateur du genre rappelé en tête du présent mémoire de façon qu'il puisse fonctionner plus rapidement, donc posséder une fréquence de coupure plus élevée, tout en opérant sans hystérèse et de façon stable. Dans un régulateur du genre rappelé en tête du présent mémoire, ce probleme est résolu grâce au fait qu'il est prévu un différenciateur auquel on explique le signal de valeur instantanée, que sont prévus des dispositifs qui, en fonction du signal de sortie du différenciateur, modifient l'amplification proportionnelle du régulateur. D'une façon générale, les exigences pour ce qui concerne la rapidité, la stabilité, l'absence d'hystérèse sont, partiellement de nature contraire dans le cas de régulateurs. Pour l'absence d'hystérèse, il faut absolument prévoir une partie intégrale du régulateur. Mais elle agit, pour de faibles constantes de temps, de façon déstabilisante, en particulier dans le cas où l'on prévoit une partie proportionnelle élevée (amplification proportionnelle élevée). Inversement, on peut, il est vrai, augmenter la rapidité à l'aide d'une partie différentielle (régulateur PID), mais ceci a toutefois et également une action de déstabilisation. L'idée fondamentale de l'invention réside donc dans le fait de commuter l'amplification proportionnelle à des valeurs plus élevées, lors de modifications rapides de la valeur de consigne, c'est-à-dire lors de gradients raides des valeurs de consigne. Grâce à l'amplification proportionnelle accrue, on réduit le temps de réponse des électro-valves, et la zone électrique "morte" des électro-valves est traverse de façon plus rapide. Si le gradient de la valeur de consigne chute à nouveau en-dessous d'une valeur-limite, la partie proportionnelle est ramenée à sa valeur faible. Une autre amélioration de la stabilité peut être obtenue en faisant en sorte que pour l'amplification proportionnelle plus élevée, on débranche la partie intégrale et on la rajoute si la partie proportionnelle a été ramenée à sa valeur faible. On obtient ainsi l'absence d'hystérèse et le réglage devient plus stable.Une autre amélioration est obtenue grâce au fait que pour un changement de signe de l'écart de réglage, on ramène à zéro la partie intégrale et on laisse augmenter, à partir de la valeur zéro, la grandeur de réglage avec le signe correct. Pour une constante de temps prédéterminée de la partie intégrale, on peut ainsi réduire le temps mort de sa partie qui serait nécessaire pour amener la grandeur de réglage d'une valeur momentanée et fortuite, avec le signe opposé, à la valeur nulle. On augmente donc la rapidité, sans nuire à la stabilité. Un exemple d'exécution de l'invention sera ex plicité à l'aide du dessin, dans lequel la figure 1 montre le schéma de principe d'une installation de freinage régulée, et la figure 2 est un schéma-bloc d'un exemple d'exécution du régulateur de pression selon l'invention. Dans la figure 1, le milieu (par exemple de l'air ou un liquide hydraulique), dont la pression doit être réglée, passe, par l'intermédiaire d'une conduite 1, à une soupape d'arrêt 2 (soupape d'admission) et peut etre évacué par l'intermédiaire d'une seconde soupape d'arrêt 3 (soupape d'évacuation). Entre la soupape ou la valve d'admission et d'évacuation 2 et 3, est prévue une conduite 4 qui mène a un cylindre de frein 5. A cette conduite 4 est également relié un transducteur pression-tension 6, du type électromécanique, transducteur auquel on applique, du côté entrée, a pression pneumatique ou hydraulique et qui fournit, du côté sortie, sur un conducteur électrique 7, un signal électrique Uist qui est proportionnel à la pression.Ce signal de valeur instantanée est appliqué à un régulateur 8 qui, comporte, selon l'invention, une partie proportionnelle et une partie intégrale. On le désigne également par régulateur PI. Le régulateur peut aussi avoir, en plus, une partie D (partie différentielle) et être, par voie de conséquence, un régulateur PID. Par l'intermédiaire de conducteurs électriques 9 et 10, on commande la soupape d'admission 2 et la soupape d'évacuation 3 de façon que la pression souhaitée soit réglée, laquelle pression est appliquée, par l'intermédiaire d'un signal de valeur de pression de consigne U5011, convoyé à l'aide d'un conducteur électrique 11, au régulateur 8. Dans une installation de freinage il s'agit donc d'un signal de demande de freinage. La figure 2 montre le régulateur tel qu'il est réalisé selon l'invention. Les'signaux de valeur de consigne et de valeur instantanée UsOll et Uist (sont convoyés, par les conducteurs 11 et 7 de la figure 1) à un comparateur 12 qui forme la différence entre U et Uist. Ce signal differentiel est également désigné, d'une façon générale, par l'écart de réglage bU. En plus, le signal de valeur de consigne est appliqué à un différenciateur 13 qui forme la dérivee par rapport au temps, donc d U50ll/dt. Le signal de l'écart de réglage AU est appliqué, par l'intermédiaire d'un commutateurinverseur 14, au régulateur 15. Ce régulateur possède une amplification proportionnelle avec un premier facteur d'amplification (faible).Une seconde sortie du commutateur-inverseur 14 est appliquée à un second régulateur 16 qui ne possède pas de partie intégrale, dont l'amplification proportionnelle (partie P) est toutefois supérieure à celle du régulateur 15. Le signal de sortie du différenciateur 13 commande la position de commutation du commutateur-inverseur 14. Si le signal de sortie du différenciateur 13 se situe en-dessous d'une valeur de seuil prédéterminée, le com- mutateur-inverseur 14 assume la position représentée dans la figure 2, pour laquelle le comparateur 12 est relié au régulateur 15. Si par contre le signal de sortie du différenciateur 13 est supérieur à la valeur de seuil prédéterminée, ce qui signifie que la valeur de consigne change avec des gradients raides, le commutateur-inverseur 14 passe dans son autre position de commutation, dans laquelle le signal de sortie du comparateur 12 est appliqué à l'amplificateur 16.En-dessous de la valeur de seuil du gradient du signal de valeur de seuil, le régulateur PI, 15, est en fonctionnement la partie proportionnelle relativement faible, ainsi que la partie intégrale sont en fonctionnement. Par contre, au-dessus de la valeur de seuil du gradient de la valeur de consigne, seul le "régulateur" 16 est actif, lequel régulateur possède une partie proportionnelle élevée mais par contre il ne possède aucune partie intégrale. Les signaux de sortie (parmi lesquels un seul est actif) des régulateurs 15 et 16 sont appliqués à un étage final 17 qui commande alors les électro-valves correspondantes (par exemple les électro-valves 2 et 3 de la figure 1). De préférence, on utilise ce que l'on désigne par des valves proportionnelles selon le document DE-OS 28 11 345.L'étage final 17 comporte alors un générateur d'impulsions dont la fréquence est modifiée en fonction du signal d'entrée, c'est-à-dire du signal de sortie des régulateurs 15 et 16. En outre, le signal de sortiebU du comparateur 12 est appliqué à un circuit de commutation 18 qui reconnaît si le signe de AU change, c'est-à-dire si l'écart de réglage est positif ou négatif, donc si la pression doit être augmentée ou doit être abaissée. A chaque changement de signe, le circuit de commutation 18 produit un signal de sortie, par exemple sous la forme d'une impulsion qui est appliquée à un circuit de remise à l'état initial 19 pour la partie intégrale du régulateur 15. De ce fait, à chaque changement de signe de l'écart de réglage, la partie intégrale du régulateur 15 est ramenée a la valeur zéro à partir de laquelle l'écart de réglage continue à être intégré dans un sens ou dans l'autre, suivant le signe de l'écart de réglage. Dans le cas d'un saut brutal de l'écart de réglage, l'intégrateur du régulateur 15 n'a pas besoin d'intégrer dans un sens ou dans l'autre à partir de la valeur qui existe momentanément, jusqu'a arriver à la ligne zéro, ce qui bien entendu demande un certain temps ; il procédera plutôt et immédiatement à un retour a la valeur zéro, avec pour conséquence que le régulateur répond plus rapidement. Tous les détails techniques qui ont été décrits ci-dessus et qui sont contenus dans les revendications ainsi que dans le dessin, peuvent être combinés de façon quelconque pour donner le résultat escompté. REVEND ICATIONS 1. Régulateur de pression, en particulier régulateur de pression de freinage pour des véhicules avec au moins une électro-valve susceptible d'être actionnée par un signal électrique, avec un transducteur pressiontension pour produire un signal de valeur instantanée qui est proportionnel à la pression à régler, avec un générateur de la valeur de consigne de la pression, avec un comparateur pour produire un signal d'écart du réglage entre le signal de valeur instantanée et un signal de valeur de consigne et avec un régulateur relié au comparateur et qui est réalisé avec une partie proportionnelle et une partie intégrale, caractérisé par le fait qu'il est prévu un différenciateur (13) auquel on applique le signal de valeur instantanée (zist), que sont prévus des dispositifs (14, 16) qui, en fonction du signal de sortie du différenciateur (13), modifient l'amplification proportionnelle du régulateur (15). 2. Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les dispositifs (14, 16) qui modifient l'amplification proportionnelle du régulateur (15) comportent un interrupteur-inverseur ou commutateur (14) qui, en fonction du signal de sortie du différenciateur (13), modifie son état de commutation de façon que le signal de sortie (AU) du comparateur (12) soit appliqué, dans un premier état de commutation, directement au régulateur, et soit appliqué, dans le second état de commutation, à un second régulateur (16) ayant, par rapport au premier régulateur (15), des amplifications proportionnelles différentes. 3. Régulateur de pression selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le régulateur (15) est susceptible d'être commuté entre deux facteurs d'amplification proportionnels. 4. Régulateur de pression selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu, en plus, un circuit de commutation (18) qui est relié aux comparateurs (12) et qui, lors d'un changement du signe du signal de sortie du comparateur (12), produit un signal qui ramène à zéro la partie intégrale du régulateur (15). 5. Régulateur de pression selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le régulateur (15) est, après la remise à l'état zéro de sa partie intégrale, poursuit avec le signe correct, l'intégration à partir de zéro. 6. Régulateur de pression selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le signal de sortie du régulateur (15) est susceptible d'être appliqué, par l'intermédiaire d'un étage final, au moins à une valve proportionnelle (2, 3). 7. Régulateur de pression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le second régulateur (16) est un régulateur proportionnel, sans partie intégrale.