Brevet FR2628227A1 — publié le 19890908

(i) RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 227 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE L N d'enregistrement national 89 02220 PARIS Q Int C4: G 05 B 1/00, 21/00; A 61 G 5/04. Q DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 ) Date de dépôt: 21 février 1989. Q Demandeur(s): Société dite: ORTOPEDIA GMBH. - DE. ( Priorité: DE, 4 mars 1988, n P 38 07 129.0. ) Inventeur(s): Hans W.M. Korber. ( Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. _ Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: ( Titulaire(s) ( Mandataire(s) Cabinet Aymard et Coutel. ( Système de régulation, en particulier pour un fauteuil roulant. () Prévu en particulier pour le moteur d'un fauteuil roulant, le système comporte'un organe de commande 1, pour introduire une grandeur de référence 2 dans un comparateur 13, auquel est asservi un régulateur 16 qui fournit une grandeur régulée dont la valeur instantanée est mesurée par un capteur 11 qui envoie cette valeur instantanée 10 à une deuxième entrée t. du comparateur 13. Un correcteur 15 et un organe de réglage sont montés normalement entre le comparateur 13 et le régulateur 16. Un organe de surveillance 17 est associé au capteur 11 de valeur instantanée et agencé pour réagir en cas d'anomalies de' - I fonctionnement et actionner un commutateur de sélection 18 monté entre le correcteur 15 et l'organe de réglage 5. Lorsque. l'organe de commande 1 se trouve ainsi relié directement à d'asservissement étant alors supprimée. Application aux systèmes d'asservissement, notamment pour fauteuils roulants. La présente invention concerne un système de régula- tion, en particulier pour un fauteuil roulant, dans lequel on utilise un organe de commande pour introduire une grandeur de référence dans une première entrée d'un com- parateur, dont la sortie envoie une grandeur de réglage à un régulateur, par l'intermédiaire d'un organe de cor- rection et d'un organe de réglage, ce régulateur produi- sant une grandeur régulée qui est reçue par un système de mesure et introduite dans une deuxième entrée du comparateur. La plupart des fauteuils roulants à propulsion élec- trique actuellement proposés sur le marché comportent un système électronique de commande qui est réalisé suivant le principe d'une commande directe et non de régulation. On va exposer ci-après le mode de fonctionnement d'un tel système électronique, en référence à la Figure 1. Un utilisateur, qui est par exemple le conducteur d'un fauteuil roulant, agit au moyen d'un organe de com- mande 1 du fauteuil roulant, en général manuel, pour com- mander l'introduction d'une grandeur de référence 2, telle que par exemple la vitesse à laquelle le fauteuil doit se déplacer. Par l'intermédiaire d'une transmission 3, cette grandeur de référence est envoyée à un organe de réglage qui élabore une grandeur de réglage 6. Celle-ci agit sur l'énergie propulsive, par exemple sur le couple moteur qui actionne les roues motrices du fauteuil roulant, de maniè- re à produire une grandeur réglée 8 d'une certaine valeur à l'endroit de la sortie d'un régulateur 7. Ce système électronique de commande ne comporte aucune fonction de rétroaction automatique, de nature à assurer à chaque instant un réglage de la puissance four- nie, pour l'adapter à la puissance nécessaire. Autrement dit, le système considéré n'effectue aucune comparaison entre la grandeur de référence 2 et la grandeur de sortie ou réglée 8. Par conséquent, l'utilisateur est alors obligé de surveiller lui-même la grandeur de sortie qu'il souhai- te obtenir, par exemple la vitesse du fauteuil roulant, pour vérifier.que cette grandeur atteint bien la valeur souhaitée. Pour obtenir ce résultat, l'utilisateur est obligé au besoin de faire varier de manière appropriée la grandeur de référence 2, afin de maintenir aussi cons- tante que possible la valeur de la grandeur de sortie. Mais la souplesse de variation de la grandeur de référence 2 est très souvent largement supérieure à celle de la transmission 3 et de l'organe de réglage 5, si bien que l'utilisateur ne parvient en général à obte- nir un régime de fonctionnement acceptable de son fauteuil roulant que dans un domaine de performances relativement étroit. Bien souvent, l'attention de l'utilisateur est sollicitée à l'extrême pour assurer les variations néces- saires de la grandeur de référence, ou alors il est pra- tiquement impossible avec un tel système de commande d'obtenir la valeur souhaitée de la grandeur de sortie, en cas d'effets perturbateurs 9 agissant sur le régula- teur 7. Pour éviter ces difficultés, on a déjà équipé des fauteuils roulants à propulsion électrique d'un système de commande dans lequel la commande directe est rempla- cée par une commande de régulation. On sait que la différence essentielle qui exis- te entre un système de régulation et une commande direc- te tient au fait que, dans un système de régulation, un dispositif électronique, ou un système fonction - nant suivant un autre principe physique, intervient au- tomatiquement pour assurer une valeur déterminée de la grandeur de sortie, comme on l'expose ci-après en réfé- rence à la Figure 2. De préférence, le système considéré élabore au moyen d'un dispositif de mesure une grandeur de réglage , analogue à la grandeur de sortie; si la grandeur de sortie est par exemple la vitesse du fauteuil roulant, on utilisera comme grandeur de réglage un nombre de tours par minute, directement proportionnel à la vitesse en question. Dans ces conditions, la valeur instantanée 12 mesurée par un capteur 11 est envoyée à un compara- teur 13, pour y être soustraite de la valeur de consigne correspondant à la grandeur de référence 2 introduite par l'organe de commande 1. La valeur différentielle de régulation 14 est alors envoyée à un correcteur 15 qui commande l'organe de réglage 5. Celui-ci dose la puissance au moyen d'un signal de réglage plus ou moins intense 6, afin d'obtenir la grandeur régulée 10 à la sortie d'un régulateur 16. Un circuit de régulation constitué comme on vient de l'indiquer assure, sans intervention de l'utilisateur, une valeur aussi faible que possible de la différence de régulation 14 en cas d'apparition d'effets perturba- teurs externes 9. Autrement dit, la valeur instantanée effective 12 se trouve alors maintenue aussi proche que possible de la grandeur de référence 2. Il n'y a donc pas lieu de faire varier constamment cette grandeur de référence ce 2 dans ces conditions. On peut alors fixer a priori des exigences de souplesse assez élevées, quant.à la grandeur de référence 2, sans inconvénient inacceptable pour l'encombrement du dispositif de régulation. On peut même définir alors les caractéristiques optimales du régulateur, indépendamment de la souplesse de variation de la grandeur de référence 2. Les performances du fauteuil roulant ne sont plus limitées ainsi que par les données imposées au réalisateur, comme par exemple la puissance disponible. Par rapport au système électronique à commande directe de la Figure 1, un système électronique de régu- lation du genre de celui de la Figure 2 présente un avan- tage considérable, car le fauteuil roulant reste facile à commander en présence d'effets perturbateurs externes 9. MHais l'expérience montre qu'avec un régulateur électronique du genre de celui de la Figure 2, en particu- lier pour la commande d'un fauteuil roulant, on peut avoir des difficultés h cause du capteur 11 qui sert à indiquer les Xaleurs instantanées de la grandeur réglée , en mesurant celle-ci. En cas de panne complète ou de fonctionnement anormal de ce capteur, le comparateur 13 ne reçoit plus une indication fidèle et correcte de la valeur instantanée 12, mais une indication erronée et trompeuse. Et cette situation anormale risque de provoquer immédiatement des réactions anormales, voire totalement absurdes, du système moteur asservi, comme par exemple une augmentation excessive de la puissance fournie. En cas d'anomalie de fonctionnement et de défaillance complète du capteur 11, qui sert à indiquer la valeur instantanée, la grandeur réglée 10 ainsi obtenue devient impossible à piloter, et la situation ainsi provoquée par l'appa- rition imprévue de ces signaux de régulation erronés de- vient alors bien plus délicate pour le conducteur. En pa- reil cas, celui-ci ne peut pratiquement rester maître de sa machine qu'en mettant complètement hors circuit le régula- teur électronique. C'est pourquoi les régulateurs électroniques actuels comportent des organes de surveillance qui servent à véri- fier les indications fournies par le capteur de valeur ins- tantanée, en les rapportant à des critères de plausibilité. En cas d'indication anormale ainsi reconnue, le régulateur électronique se trouve bloqué. Mais ceci revient à empê- cher l'occupant d'un fauteuil roulant de piloter son fau- teuil en se servant du système électronique de commande. Et il faut alors l'aide d'une autre personne, pour pousser à la main le fauteuil roulant dont l'occupant participe alors le plus souvent à l'opération. La présente invention a pour but de réaliser un système de régulation du genre considéré qui permette, même en cas de défaillance plus ou moins complète du cap- teur de valeur instantanée, une commande relativement con- fortable du fauteuil roulant. Selon l'invention, on obtient-ce résultat avec un système de régulation comportant un organe de commande pour introduire une grandeur de référence dans une pre- mière entrée d'un comparateur, dont la sortie transmet une grandeur de réglage à un régulateur, par l'intermné- diaire d'un correcteur et d'un organe de réglage; le régulateur produisant une grandeur réglée dont la valeur instantanée est mesurée par un capteur qui introduit cette valeur instantanée dans une deuxième entrée du compara- teur, caractérisé en ce qu'il comporte: un organe de sur- veillance qui est relié au capteur de valeur instantanée; et un commutateur de sélection, monté à la suite du coT- recteur, l'entrée de ce commutateur de sélection pouvant être reliée soit à la sortie du correcteur, soit direc- tement à la sortie de l'organe de commande, et la sor- tie du commutateur de sélection étant reliée au régula- teur; et en ce que l'organe de surveillance est agencé pour réagir en présence d'anomalies de fonctionnement dé- terminées, pour signaler ces anomalies et/ou pour action- ner le commutateur de sélection en fonction de ces anoma- lies. En cas de fonctionnement anormal du dispositif de mesure constituant le capteur de valeur instantanée, le système de régulation proposé par l'invention ne permet pas de conserver le mode de pilotage spécialement confor- table, normalement obtenu avec le régulateur électronique, du moins lorsqu'on peut encore faire avancer le fauteuil roulant en ayant recours à une énergie auxiliaire extérieure. Si quelqu'un accompagne le fauteuil roulant, il faut alors l'intervention de cette personne pour pouvoir faire avan- cer correctement le fauteuil. Mais, pour l'utilisateur, une telle situation est encore bien préférable à une immobilisation complète du fauteuil roulant. Et un tel avantage est dû, par con- ception, au fait que le système électronique se trouve alors ramené d'un mode par régulation à un mode par com- mande directe. On va maintenant décrire un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple en référence aux luaTi uot^UAUTil ap allaTruassa IaTeTnarTaled aun -adwaxa aed anbTloleue inaSJa^UT uninb -Talslaeiuoa sues insjaAuuT un jasTTTIn no 'aidwaxa aed sTelai un,nb Tli sqaeluoa ï anasiaauT un aasTITln Inad uo 8L uoTlaajo s ap anaqelnwuoa al aaseTTeag fnod uoTewm irjuoo ap aîAnaouem aun no Teu6is un s;ade,nb alemiou uoTITsod al3aa aipuaidaî siole queA -nod au-analelnwuoa ael 'naldeo np aTlemoue,T ap uoTl;red -sTp eT sip uoTIeTn65a ap uoTITsod ua awawa-Tnl ap îîuaAa ap jaq4adwa,l anod 'anbTlemolne a6ellTnociaA un uTosaq ne oaalodwoa Tssne 3nad 8L anaelnwwmoo al sieW ç a6e[69a ap aue6lo,[ ap aal; ua, eq '1 anaoaaaaoa jTlTsodsTp np aîi-os el neaA çZ -nou q jalaia q a3aiuew ap 'ú '6Tj el ans ag;uasaidai uori -Tsod es i;ua.anbTlewolne aîuaAai Inad 8t anaqelnwwoa ai ae6Titoa 9a3 e LL analdea np aîTemoue,l anbsaol 'uawal -aaaip TsuTe aonbTldde Isa z aauaajga ap anapuea6 el Tanbne 'ç a6eT69a ap aue6fo,i ap aga;ua,l q L apuewmoa ap oz aue6ao,1 ap alalos el;uawalaaiTp sioTe allai 'LL apuel -uelsuT inaleA ap analdea np quawauuoTlauoj ap aTlewoue,p sea ua 'Ta-Tnla3 'SL uoTlaaTas ap analelnwwoo un jauuoTI -ae no/qa aTlemoue,[ 3aaeu6is siole 3nad aaueiTTTains ap aue6o,1 saaue;uelsuT sinaTeA sat ITuinoj Tnb LL ana; 51 - dea np luawauuoTaouoj ap arlemoue,p sea ua îif6egi anod nAaid 'Ll aoueTTTaAans ap aue6 o un ae3odmoa ú (6ij eT ap awagsAs al 'aalno u3 'squepuodsaiaoa saue6fo sael au6 -rsap anod Z la L -s lj sal suep anb sanbiamwnu saouau3aja sawaw sal 9STITTn e uo 'ú -6j el ap emwaqas al suea OL UOT;UaAuT( q aiwiojuoa uoTIeî -n6pi ap awQlsAs np lauuoTlauoj ewqas un; sa ú '6T la! -naGT19ue;ae,T uolas -uelnoi TTnalnej un,p uolTein6i9 ap awaqsAs al 9nb -TTdxa anod 9STI Tn IauuoTIauoj ewaqas un sa z '6TJ S anaGTalue;îe,T Uolas;uel -noi Tlna;nej un,p a;aaiTp apuemwwoa ap awaqsAs ai aanb -Tldxa anod pisTlTn TaUUOTaOUOJ ewa4s un Isa L -6J : saTanbsael suep 'saaxauue sainl j 9. sanbTlenaud no/ja sanbTueapu 'sanbTpTnlj sJITlsodsTp sap q aldwaxa jed issne srea 'anbTilaoal jTTrsodsTp un i ú quamaanas uou sinoiai JToAe lnad uo 'uoTluaAur,[ q amiojuoa atamisXs un iasltega inod 'aino u3 quanauuoTl3uoj ap uoTI -etn ga ap aaqlsÀs un quelaod.oa [Taiedde Inol q ateluigug axqTuem aunp agnbTIdde ail3 3nad sTew 'luetnoi ITnalnej un ins quaumanas alqesTITln sed Isasu uoT;uaAuTl Z -aoaIap apueuuoo ua iauuor;auoj jrop ailne,1 anb siole alemiou uoletni6gi ua auuonTouoJ goa un is 'aqane6 q a alToop q 'uoTsIndoid ap sinalow xnap sael ns aenui. med sino; ap amquou ame al quamalaexa mrualqo q aigTueu ap 6aJmqsAs xnap xne aauaijgaJ ep sinapuem6 sap quau. edgs oz Tumnoj ap aeTaTjTJp sqal sa Is T 'ajja u3 -aqane6f la a;loap q 'sanbruoJlaat sanqIsÀs xnap sal suep aaaelip apue.*oa med a eÉohrd ap apoe ne qua. anbrle.olne assed uo saTlIos xnap sap aunt ap aaueluelsuT jnaleA ap inaldea np a3ueTTej9p ap sea ua,nb iToAgmd lneJ rT 'UOTIDaGlp ua [ apuewuoa el jainsse inod 'eaqane alga np la ITOJp g3ga np quaSATI3aadsai quessi6e 'uoisTndomd ap saTlios xnap ap uoTelolo ap sau6 al sal ailua aouajjjTp el asTTIn uo.nb -siot maitnaTrled ua 'uoTstndoid ap saelios sinaisnld aliod -uoa rnb quelnoi Tnalnej un.nb Tal aTnaTqLA un Ins oL L '6TJ et ap emaqas ne aouaigjgz ua Ineq snTd;ITapp anb Tal 'alaamTp apueauoa q anbTuol;aat9 a6elonTd ap aaoqsAs un,p ajooua quesodsTp quetnoi [Tna3nej al 'ZL aqueluelsuT ina[eA el ap SaquoIla SuoTIeOTPUT sap TSUTe aUTUTi9 UO L i na3oaiOa al la úL inalemedaoa aT luelTnoaiTa-lnoa ua 'ç a6eT69j apo aue6EoT q luemalaalTp Z aoua6jj ap Znapuei6 el meAoAua Inad uo 'saguelueîsuT sana[eA sa -tuinoj Tnb LL inaldea np luamauuoTlauoj ap aGemoue1p sea uanb jTej ne auop L I zez 8 REVENDICATIONS 1. Système de régulation, en particulier pour un fauteuil roulant, comportant un organe de commande (1) pour introduire une grandeur de référence (2) dans une première entrée d'un comparateur (13), dont la sortie transmet une grandeur de réglage (6) à'un régulateur (16), par l'intermédiaire d'un correcteur (15) et d'un organe de réglage (5); le régulateur (16) produisant une grandeur réglée (10) dont la valeur instantanée est mesurée par un capteur (11) qui introduit cette valeur instantanée dans une deuxième entrée du comparateur (13),caractérisé en ce qu'il comporte: un organe de surveillance (17) qui est. relié au capteur de valeur instantanée (11); et un commuta- teur de sélection (18), monté à la suite du correcteur (15), l'entrée de ce commutateur de sélection pouvant être reliée soit à la sortie du correcteur (15), soit directe- ment à la sortie de l'organe de commande (1), et la sortie du commutateur de sélection (18) étant reliée au régulateur (16); et en ce que l'organe de surveillance (17) est agencé pour réagir en présence d'anomalies de fonctionnement dé- terminées, pour signaler ces anomalies et/ou pour action- ner le commutateur de sélection (18) en fonction de ces ano- malies. 2. Système de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur de sélection (18) est un inverseur analogique agencé pour reprendre automati- quement sa position primitive et relier le correcteur (15) à l'organe de réglage (5), après disparition d'une anomalie de fonctionnement. 3. Système de régulation selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que le commutateur de sélection (18) comporte un verrouillage automatique, obli- geant le commutateur (18) à attendre un signal ou une ma- noeuvre de confirmation avant de pouvoir reprendre sa position normale, pour relier le correcteur (15) à l'orga- ne de réglage (5). a-3aaTp apueUoa q luaemauuoia -3uoJ ap amT6Bg un ie uoîeTn6ga jed iAiesse luamauuoilauoJ OL ap amT69j unp luaeaule3uaep samqsAs sael snol aruaAe aeTej inod 'luaoaulezlue,p saeaqsAs xnep aouaaJgjd ap ael -jodmoa lueinoi Tnalnej al 'saoilou sanoni sap quamaujoJ -uaep.sauqIsAs sap unl SUTOU nep (LL) ainsam ap inaldea np anuuoaSJ aTeBRoue aun,p sse aT suep 'anb ao ua as -TJ93eBJ83e '1 UOT3eaTpuaAaJ ei uo[as uoTeaOTIddv -ç -uelnoi rInalnej un,p saaTIlou sanoi sap aunaequa p qua. -uepuad9puT apuemoo e81 q ç' q L suorTeaTpua^aa sap aun,[ uoas UOTleIBln6ai ap augsAs np uoT3eaTIddv - t-C V 6!.. F,, J_'. F. Jt