Brevet FR2639448A1 — publié le 19900525

La présente invention concerne un circuit logique programmable au point qu'un secteur de mémoire est inclus dans lequel est stockée au préalable une donnée pour convertir une donnée éventuelle observée d'entrée en donnée fonctionnelle de sortie selon la logique floue. On décrira la technique antérieure en prenant comme exemple un dispositif de climatisation. Dans la climatisation d'une maison, celle-ci a pour objet de maintenir un environnement favorable, par exemple, dans une matinée d'hiver il y a réchauffage d'une pièce alors que la température est basse. La commande est alors mise en marche de sorte que, après que l'augmentation de la température est quelque peu atteinte, alors que la température s'élève, l'échauffement a tendance à s'affaiblir. De manière à obtenir un chauffage efficace, il est nécessaire de surveiller les températures extérieure et intérieure et d'ajuster la vitesse de rotation du moteur d'un compresseur pour tenir compte des changements de la température environnante.En outre, proportionnellement à la vitesse du moteur du compresseur, il est nécessaire de régler simultanément la rotation d'un moteur de ventilateur monté dans des ensembles intérieurs. Ainsi, la technique de la climatisation nécessite la commande de deux moteurs pour tenir compte de la température intérieure et de la température extérieure, ce qui entraîne une commande faisant appel à un algorithme considérable.Une telle situation est la plupart du temps impossible à maîtriser par l'application des circuits logiques classiques, ce qui conduit à l'emploi d'un micro- ordinateur. Cependant, l'emploi d'un micro-ordinateur dans un système de commande soulève un problème inévitable, à savoir qu'il est possible qua l'ordinateur s'écarte des fonctions normales s'il accepte un programme erroné, par exemple, par suite d'un bruit. Par conséquent, comme cela est classique, dans le but de réduire au minimum les avaries éventuelles, on a pris des contre-mesures telles que l'incorporation d'un programme pour assurer une fonction de protection ou pour ramener l'ordinateur à l'état initial. La présente invention a pour objet d'améliorer la fiabilité ou l'insensibilité au bruit du traitement de données devant être transmise en aval et d'éviter l'utilisation d'un micro-ordinateur. En d'autres termes, la présente invention présente un circuit logique programmable exempt des ennuis dont a souffert le traitement de l'information assisté par ordinateur. Ainsi, la présente invention concerne un circuit logique programmable qui comprend un secteur de mémoire et des éléments logiques numériques qui sont disposés dans la périphérie du secteur de mémoire, et dans ce secteur sont stockées au préalable une donnée éventuelle observée d'entrée dans sa zone d'application et une donnée fonctionnelle correspondante de sortie qui sont obtenues par un raisonement flou ou par un raisonnement inverse flou ou autre logique floue. L'expression "raisonnement flou" concerne un terme appartenant à un concept plus générique des systèmes logiques flous ou des systèmes flous, ainsi que d'autres termes: raisonnement inverse flou, ensemble flou, et valeur d'appartenance, par exemple. Dans ce système, les termes "donnée observée" et "donnée fonctionnelle" sont souvent utilisés pour signifier "donnée d'entrée" et "donnée de sortie", l'expression "donnée de sortie" étant obtenue par le raisonnement flou ou une autre méthode.On utilise ici l'expression "raisonnement flou" pour représenter d'autres approches floues éventuelles. Alors, dans le système flou, la donnée observée est liée à la donnée fonctionnelle dans une causalité ou correspondance univoque, d'o il s'en suit que le système flou est considéré comme une sorte de conversion entre une donnée d'entrée et une donnée de sortie. Par conséquent, si l'on suppose que la donnée fonctionnelle est calculée au préalable à partir d'une donnée observée éventuelle par un ordinateur et que ces données correspondantes sont alors mémorisées ou écrites dans une puce de matériel qui peut être connectée dans un train de données numériques de traitement, cette puce ou élément de mémoire peut agir en convertisseur de données pour accepter la donnée d'entrée et délivrer la donnée de sortie qui a été traitée par la logique floue. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'une configuration électronique dans le cas o le circuit logique programmable de la présente invention est appliqué à un dispositif de climatisation. - La figure 2 est un diagramme représentant les vitesses de rotation d'un moteur de compresseur en réponse à des différences entre des températures pré-réglées d'une pièce et les températures réelles. Les figures 3 et 4 indiquent les vitesses de rotation d'un moteur de ventilateur en fonction des températures d'un échangeur de chaleur et des vitesses de rotation d'un moteur de compresseur. En figure 1, on a représenté un schéma sous forme de blocs d'une configuration électronique dans le cas o le circuit logique programmable de la présente invention est appliqué à un dispositif de climatisation. La référence 11 représente un capteur de température qui détecte les températures extérieures et auprès duquel sont disposés des ensembles extérieurs comprenant un moteur de compresseur. La donnée détectée par le capteur 11 est appliquée au circuit d'un comparateur 15 dans lequel elle est transformée en chiffre à un bit qui est envoyé à un circuit à bascule 51. La référence 12 représente un capteur de température qui est connecté aux ensembles extérieurs et est placé dans une pièce intérieure, dans laquelle un ventilateur provoque la circulation de l'air. La donnée détectée par le capteur 12 est appliquée à un convertisseur analogique/numérique 16 dans lequel elle est transformée en signal à 5 chiffres qui est envoyée au circuit à bascule 51. La référence 41 représente un élément de mémoire qui comprend une mémoire morte de 64 k octets, dont l'entrée d'adresse est reliée directement de façon à accepter la donnée enclenchée qui provient du circuit du comparateur 15. La donnée enclenchée provenant du convertisseur analogique/numérique 16 est la sortie du circuit 51, lequel présente un branchement vers un autre circuit à bascule 52, le circuit 51 ayant en outre une liaison avec l'entrée d'adresse de l'élément de mémoire 41, dans lequel la sortie du circuit 52 est également entrée dans la même entrée d'adresse de la mémoire. On remarquera ici qu'un chiffre avec une barre oblique à travers une ligne indique le nombre de chiffres utilisés et que la lettre grecque 0 représente des signaux d'horloge pour déterminer une synchronisation d'enclenchements. La mémoire 41 sort des données ou signaux à 8 bits, dans lesquelles 4 bits sont envoyés à l'entrée d'adresse d'un autre élément de mémoire 42 qui a la forme d'un secteur de mémoire ainsi qu'à l'élément de mémoire 41, et les 4 autres bits sont appliqués à un circuit à bascule 54 suivant, ceux-ci étant divisés à 1 bit pour indiquer l'apparition d'un changement avec une zone de température désignée par EQ (on expliquera ultérieurement la signification de la zone de température en liaison avec la figure 2), à 1 bit pour indiquer la tendance d'un changement de cette zone qu'on indiquera par UD, et à 2 bits pour indiquer un mode de fonctionnement qu'on désignera par MD. A partir du circuit à bascule 54, la sortie EQ est appliquée à un circuit à minuterie 18, à partir duquel une sortie à 2 bits pour indiquer l'écoulement d'un laps de temps de 2 minutes et l'écoulement d'un laps de temps de 5 minutes est appliquée à l'entrée d'adresse de la mémoire 41. D'autre part, les sorties UD et MD sont envoyées à partir de l'ensemble à bascule 54 à la même entrée d'adresse de la mémoire 41. La référence 14 désigne un capteur qui détecte les températures d'un échangeur de chaleur monté dans les ensembles intérieurs, et ce capteur 14 sort, via un convertisseur analogique/numérique 17, des signaux numériques à 3 bits qui sont appliqués à un circuit à bascule 53. La référence 13 est un élément à commande manuelle qui est fixé à un panneau de commande et cet élément 13 sort des signaux numériques à 2 bits qui sont envoyés également au même circuit 53. De là, la donnée enclenchée est envoyée à l'entrée d'adresse de l'élément de mémoire 42. L'élément de mémoire 42 sort des chiffres à octet qui sont envoyés à un circuit à bascule 55, dans lequel deux fois 4 bits sont formulés à partir des 8 bits et entrés respectivement dans deux circuits d'attaque, 19, , o des 4 bits destinés au circuit d'attaque 20, l'un est renvoyé à l'entrée d'adresse de la mémoire 42. Le circuit d'attaque 19 commande un moteur 31 de ventilateur et le circuit d'attaque 20 un moteur 32 de compresseur. Comme on l'a indiqué précédemment, le secteur de mémoire comprend deux éléments 41, 42 et le circuit logique de la présente invention comporte, dans le présent exemple, les éléments ayant pour référence 41, 42, 51, 52, 53, 54, 55 et 18. On décrira maintenant, le fonctionnement du dispositif exposé ci-dessus. La température ambiante est tout d'abord détectée par le capteur 12 et appliquée, via le convertisseur analogique/numérique 16, au circuit à bascule 51 sous forme d'une donnée à 5 bits, qui constitue la donnée observée ou mesure, et cette donnée à 5 bits est appliquée à la mémoire 41 de deux façons, une façon directe, et l'autre via l'ensemble à bascule 52, d'o il s'en suit que, dans le cas o il y aurait une différence entre les entrées provenant de l'ensemble 51 et de l'ensemble 52, cela est la preuve qu'il s'est produit un changement de la température ambiante pendant un temps d'enclenchement "0", car la donnée provenant de l'ensemble 52 est retardée d'une horloge. Plus précisément, dans le cas o la donnée provenant de l'ensemble à bascule 52 est supérieure à la donnée appliquée directement, une élévation de la température s'est produite, et vice-versa. En outre, la donnée enclenchée en provenance du capteur 11 (température extérieure) est destinée à agir en donnée clé pour changer de valeur dans la gamme de température 22-23 C considérée comme zone critique, c'est- à-dire qu'au-dessous de 22 C, elle reste au niveau bas et qu'au-dessus de 23 C elle reste au niveau haut Comme cela apparaîtra au fur et à mesure de la description, le présent mode de réalisation comprend la combinaison de deux approches, pour régler la température ambiante: tout d'abord, l'une répond instantanément à une température ambiante momentanée et l'autre répond à un changement pendant une unité de temps. On explique la première en liaison avec la figure 2 dans laquelle une température préétablie a pour référence TO, la température ambiante Tamb et la température extérieure Text, la différence (AT) entre elles étant donc: AT=Text-Tamb; on suppose en outre que la différence (AT) est divisée en 11 zones: ZO-ZlO, dans lesquelles à chaque zone une plage de la différence (AT) est déterminée en fonction de l'augmentation et de la chute de la température (comme représenté en figure 2 par 201, 202), et des codes indiquant des indices de fréquence 1-9 (on suppose qu'il y a un inverseur de commutation du courant) et HS pour une pose (voir 203 en figure 2) sont également donnés pour commander le fonctionnement du moteur 32 du compresseur de sorte que la différence (AT) peut correspondre correctement à la façon dont fonctionne le moteur. En outre, lors des changements de la température ambiante dans le sens d'un accroissement et d'une diminution, à une température limite entre deux zones adjacentes, le fonctionnement est enclin & devenir instable; une certaine hystérésis est donc prévue pour les opérations pour 0,5 degré. Ainsi, dès qu'une température préétablie (TO) est déterminée, un indice de code pour le fonctionnement du moteur 32 du compresseur est décidé en liaison avec la température ambiante régnant alors, et un signal numérique à 4 bits, sur la base du code, sera envoyé de la mémoire 41 à la mémoire 42. Au moment du démarrage de la climatisation, dans le cas o celle-ci se trouve dans la zone 10, c'est-à- dire qu'il fait assez froid, le moteur 32 du compresseur est mis en marche pour provoquer un échauffement urgent jusqu'à atteinte de la température TO. S'agissant de la commande en réponse à une variation de la température ambiante dans le temps après le démarrage, dans le cas d'une baisse d'un rang dans les zones ZO-ZlO, par exemple, lors d'un changement provoqué par l'ouverture ou la fermeture d'une fenêtre, le code de fréquence augmentera d'un rang, et pour une augmentation d'un rang de la température, le code sera abaissé d'un rang. Dans cette commande, il y a détermination d'un laps de temps par l'ensemble à minuterie 18 qui agira en fonction de la sortie EQ, o EQ indique un changement de la température dans les zones ZO-ZlO et o la sortie UD indique o il faut faire un changement, d'o il s'en suit que la mémoire 41 modifiera sa sortie 411 (signal appliqué à la mémoire 42) en réponse à la sortie de l'ensemble à minuterie 18 et au signal UD indiquant l'endroit du changement. Alors le procédé de commande devant être appliqué pour une réponse directe à une variation de la température, procédé devant être appliqué lors d'un démarrage ou procédé à appliquer dans le cas d'une variation de la température dans le temps, est, comme on l'a décrit ci- dessus indiqué de manière distincte par la sortie MD, et par conséquent, dans chacun des procédés, la compilation de la donnée par raisonnement flou a supposé qu'elle était exécutée au préalable avec l'utilisation d'un ordinateur pour calculer la donnée fonctionnelle résultante, qui fut alors stockée dans la mémoire 41. S'agissant des vitesses de rotation du moteur 31 du ventilateur monté dans les ensembles intérieurs, la vitesse est déterminée par le raisonnement flou sur la base d'un code de fréquence d'une température de l'échangeur de chaleur. Plus précisément, la vitesse du moteur 31 est déterminée par le raisonnement flou à la mémoire 42 qui reçoit les sorties provenant du capteur 14, fournissant la température de l'échangeur de chaleur. Cependant, il y a deux façons de faire fonctionner le moteur 31 du ventilateur: mode automatique et mode manuel, un signal à 2 bits provenant du panneau manuel 13. L'échangeur de chaleur comporte huit zones de température, Na à Nh, et la figure 2 représente le mode de fonctionnement de l'échangeur de chaleur dans le cas du mode automatique. Comme l'indique cette figure, le moteur du ventilateur reste hors-service lorsque la température est basse, ce qui est indiqué par le mode ou paramètre Na. Lorsque la température de l'échangeur de chaleur s'élève et qu'il en est de même de la vitesse du moteur 32 du compresseur, le moteur du ventilateur est commandé de manière à tourner plus rapidement. Dans le cas de la commande manuelle comme représenté en figure 4 alors que la zone de température de l'échangeur de chaleur reste aux trois valeurs les plus faibles (indiquées par NaS à NcS), la vitesse du moteur du ventilateur ne dépend que de l'augmentation de la température de l'échangeur de chaleur. Alors que la température de l'échangeur de chaleur reste dans la gamme basse indiquée, le moteur du ventilateur est commandé selon le paramètre Ndh-l dans le cas d'un léger courant d'air, et de même, en conformité avec le paramètre Ndh-2 dans le cas d'un faible courant d'air et en conformité avec le paramètre Ndh-3 dans le cas d'un violent courant d'air. Les données indiquant les vitesses du moteur 31 du ventilateur et les données indiquant les vitesses du mateur 32 du compresseur sont calculées sur la base du raisonnement flou dans la mémoire 42 qui reçoit la sortie 441 de la mémoire 41, laquelle est liée aux vitesses du moteur 32 du compresseur, et reçoit aussi les sorties du panneau à commande manuelle 13 et du capteur de température 14. Les données résultantes dans la mémoire 42 sont appliquées aux circuits d'attaque 19, 20 sous forme de données fonctionnelles. Pour obtenir cette fonction avec la mémoire 42, la compilation antérieure des données du raisonnement flou par un ordinateur fut supposée être exécutée en réponse à la sortie 411 de la mémoire 41, à la donnée provenant du convertisseur analogique-numérique 17, et à la donnée provenant du panneau manuel 13 et la donnée compilée fut stockée au préalable dans la mémoire 42. Les circuits d'attaque 19, 20 sont conçus, en réponse aux sorties ou données fonctionnelles provenant de la mémoire 42, pour commander le moteur 31 du ventilateur et le moteur 32 du compresseur, et par conséquent le moteur 32 est destiné à modifier sa vitesse de rotation en fonction de la température intérieure et des changements dans le temps et le moteur 31 est amené à changer sa vitesse de rotation selon des modes préétablis ainsi qu'en fonction de la température de l'échangeur de chaleur. On remarquera que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, lequel illustre l'application du secteur de mémoire de l'invention à la climatisation, mais peut être appliquée à d'autres tâches de commande. En outre, dans le mode de réalisation de l'invention, le secteur de mémoire comprend deux éléments, bien que trois éléments ou plus puissent être utilisés selon nécessité, le secteur de mémoire pouvant comprendre des éléments de mémoire à accès direct et des données du raisonnement flou résidant dans les éléments de mémoire à accès direct peuvent être converties ou modifiées par des données floues nouvellement entrées pendant les opérations de manière à satisfaire de nouveaux objectifs. REVENDICATIONS 1 - Circuit logique programmables (41, 42, 51, 52, 53, 54, 55 et 18), caractérisé en ce qu'il comprend un secteur de mémoire et un élément logique qui est placé périphériquement, - le secteur de mémoire comprenant des données basées sur un raisonnement flou qui sont stockées pour sortir des données fonctionnelles en réponse à des données observées d'entrée, et - l'élément logique étant connecté au secteur de mémoire de façon que des données observées sous forme numérique pour des entités extérieures soient appliquées à l'entrée pour adresse dans le secteur de mémoire et que les données fonctionnelles soient sorties de ce secteur.