Brevet FR2651840A1 — publié le 19910315

L'invention concerne un procédé de réglage, independant de grandeurs parasites, de la position d'un vérin, en particulier dans un système hydraulique central d'un tracteur, dans lequel le verin de levage est alimenté depuis une pompe dont on regle la pression et le debit, à laide d'une soupape de réglage de verin, à commande électrique, ou, après avoir effectué, à l'aide d'un capteur de position, sa conversion en un signal de réglage de position, la grandeur de réglage est amenee à un dispositif de régalage, dans lequel la grandeur de réglage est déterminée à partir d'une comparaison avec la grandeur de consigne qui est effectuée au moyen d'un régulateur mont en aval. Un procédé de ce type trouve son utilisation dans les systèmes hydrauliques modernes pour tracteurs, dans lesquels différents consommateurs sont alimentés par une pompe dont on règle la pression et le débit. Dans un tel cas, le réglage du verin de levage est effectué par un circuit de reglage électrique, comme représente plus en detail sur les figures 1 et 2, auxquelles il faut se référer à cet endroit.Une pompe 2 dont on régle la pression et le debit y assure l'alimentation, à titre de pompe à débit variable, qui peut par exemple etre du type de construction à pistons axiaux et plateau incliné, telle que vendue par la demanderesse sous la dénomination pompe à debit variable A10V0", gamme 30, et qui est décrite dans la documentation RD 92701/07.87 en page 8, en relation avec un regulateur de pression et de débit de refoulement DFR, de deux consommateurs 4 et 6 à l'aide des raccordements A et B, ainsi qu un vérin 8, auquel est associe un circuit de réglage electro-hydraulique 10.On designe par la référence 12 une soupape de réglage de vérin, realisee sous la forme d'une servo-valve de type 3 voies et 3 positions, en amont de laquelle est placé en circuit une soupape de reglage de pression 14 avec une balance de pression, ce qui fait qu'on peut obtenir une commande du verin 8 qui est indépendante de la charge, parce que la chute de pression survenant sur les artels de commande de la servo-valve 12 est reglable à une valeur constante Une soupape de pression 16 à commande électrique, dont la pression de sortie agit dans une ligne de commande 18 également sur un bloc d'arret 20, c'est-a-dire sur un clapet anti-retour, sert a commander la soupape de réglage de verin 12.Le circuit de commande servant å l'alimentation independante de la charge du vérin 8 est décrit en détail dans la demande de brevet allemand antérieur P 37 33 679.7-14, de sorte qu'il n'est pas besoin d.e rentrer dans le détail de ce circuit de commande. L'alimentation des autres consommateurs 4 et 6 s'effectue également grâce å des réglage internes de débit volume, c'est-à-dire chaque fois d'une balance de pression 26, respectivement 28, qui est montée en amont dans le circuit de la servo-valve. La conduite d'information de charge respective 30,32 et 34 des consommateurs individuels est amenée par l'intermédiaire de soupapes à deux voies 36 et 38 à un régulateur de pression et de debit volume de la pompe 2 qui figure en détail dans la documentation indiquée ci-dessus RD 92701/07.87 (page 8). On décrit par la suite le circuit de réglage électro-hydraulique 10 plus en détail On désigne par 40 un capteur de position dont le signal de sortie est envoye un amplificateur de mesure 42. Dans le regulateur 44 s'effectue une comparaison entre la grandeur de reglage et la grandeur de référence W, à la suite de quoi le signal de sortie du régulateur et envoyé, à titre de signal de réglage, à un amplificateur de puissance 46 dont le signal de sortie attaque à son tour par l'intermédiaire d'une ligne de signalisation 48 un organe de réglage 50 de la soupape de pression 16 à commande electrique. Le circuit de réglage est ainsi fermé de cette façon. Le circuit de réglage electro-hydraulique 10 selon la figurer 1 est représente de nouveau sur la figure 2, sous la forme d'un schéma à bloc. On distingue sur cette représentation que, sur le tronçon de réglage désigné par 52, agissent des perturbations notables qui sont cependant compensées usuellement par des circuits de réglage internes. Ainsi, l'influence de la resistance pure, qui dépend de la température, d'une bobine magnétique de l'organe de réglage 50 qui se présente sous forme de dispositif à électro-aimant, est éliminé par un circuit de réglage approprie. L'influence des pressions variables de la pompe dans le cas d'un système hydraulique à consommateurs multiples est déjà compensé de la façon décrite par la régulation interne de débit volume décrite ci-dessus, avec l'aide des balances de pression 26,28 et 14, où en tous cas l'influence de la charge subsiste dans le cas d'un déplacement de descente. Du fait du comportement intégrateur du cylindre du vérin, ces grandeurs parasites non-stationnaires n' agissent pas immediatement en provoquant une erreur de régulation, mais elle ne font que perturber la vitesse de réglage. Dans la plage de pression de charge qui est située entre 20 et 200 bar, il y a une reduction d'à peu près un tiers de la vitesse de réglage, Dans le cas de systemes hydrauliques modernes, cette dependance de la pression du comportement du circuit de réglage ne suffit plus aux exigences qui se sont posees dans l'intervalle, de sorte que l'invention a pour but de d'améliorer le procédé de réglage de position d'un vérin, indépendamment des grandeurs parasites, de telle façon qu'avec l'aide du circuit de réglage de position existant, on puisse produ.;re un comportement du circuit de réglage qui soit indépendant des grandeurs parasites décrites. Selon l'invention, ce probleme est résolu par le fait que le signal qui est envoye au régulateur est formé à partir de la différence entre l'écart de réglage de position et la modification dans le temps du signal de réglage de position. Selon l'invention, un nouveau type de traitement de la grandeur de réglage apparat de façon que les grandeurs parasites, non-stationnaires, qui agissent à l'intérieur du tronçon de réglage, ne puisse plus avoir d'effet perturbateur sur la vitesse de réglage. Pour expliquer l'invention, on fait reference à la figure 3 qui montre, dans une representation semblable à la figure 2, un schema à blocs d'un circuit de réglage à l'aide duquel est réalisable le procédé selon t'invention, pour obtenir un reglage de position du verin qui soit indépendant des grandeurs parasites. Le tronçon de reglage est désigne par 62 et il presente un amplificateur de puissance 66, l'electro- aimant 68 pour la soupape de pression 14, un bloc à piston de commande 70 et un bloc à arêtes de commande 72 pour prendre en considération la conversion du signal, opérée dans le circuit de commande indépendant de la charge 58 du circuit de réglage 10 (voir figure 1), ainsi qu'un bloc 74 qui schematise la conversion du debit volume Q effectuée dans le cylindre du verin 8. Par l'intermédiaire du capteur de position 40 qui présente un facteur d'amplification KA, la grandeur de reglage X est convertie en un signal de réglage de position Ux, amenée à un point de comparaison 78 et soustrait d'une grandeur de consigne Uw, de façon à obtenir le signal d'écart de réglage de position U. On désigne par 80 un bloc d'amplification à réinjection dote d'un- facteur d'amplification KL. A la différence du procédé antérieur de traitement de la grandeur de réglage X, le signal d'écart de réglage Ud n'est pas directement envoyé à un régulateur proportionnel 82 (voir figure 2). Bien plus, un autre point de comparaison 84, auquel on soustrait du signal de sortie KL.Ud du bloc 80 un signal de vitesse K.U, est placé en circuit en amont du régulateur proportionnel 82 doté de la constante d'amplification Kp. Le signal de vitesse Kp.Ux est obtenu par differenciation du signal de reglage de position Ux, ce qui est indiqué schematiquement par le bloc 86.En d'autres termes, on a a cet autre point de comparaison 84 la difference de réglage UD, respectivement KL.Ud servant de valeur de consigne pour la vitesse de réglage Ux. Le signal de différence résultant du point de comparaison 84 est à present envoyé au régulateur proportionnel 82, dont le signal de réglage Uv est envoyé à l'amplificateur de puissance 66.A la différence dtune mesure consistant à utiliser au lieu d'un régulateur de type P (proportionnel), un régulateur de type PD (proportionnel -différentiel) qui agit directement sur l'écart de réglage, il s'effectue, selon ltinvention, une différenciation de la grandeur de réglage même, ce qui aboutit a l'avantage particulier de pouvoir fixer avec facilite la vitesse de réglage s'établissant sur le vérins grâce aux facteurs K et K. Pour expliquer cet effet, il est nécessaire d'analyser le comportement en transmission du circuit de réglage de position avec la reinjection selon l'invention, quasiment sous-jacente, de la vitesse A partir du schéma à bloc de la figure 3, qui restitue le procédé selon l'invention pour le traitement de la grandeur de réglage X, on obtient, par une observation linéarisée et par le fait de négliger la dynamique des éléments, la fonction de transmission du circuit de réglage global, comme suit Cette fonction de transmission represente le comportement du modele linéarité en ne tenant pas compte du retard du signal des éléments. Ce retard de signal des éléments reels détermine essentiellement la stabilité du système. La fonction de transfert correspondante à l'équation (4) ci-dessus correspond au comportement d'un systeme du premier ordre, qui peut entre represente par le diagramme suivant La grandeur Tl qui représente une valeur du temps de reglage du circuit de reglage de position est définie de la façon suivante dans laquelle le facteur K représente le facteur d'amplification du tronçon de reglage 62. Les facteurs d'amplification qui sont groupes dans le premier terme de la somme de la formule (2) peuvent à presente facilement etre choisis pour que ce premier terme de la somme soit si petit que négligeable. Le comportement de transfert est alors marque uniquement et seulement par les amplifications à reinjection Ko et K, avec pour consequence la disparition de l'influence des grandeurs parasites qui exercent une influence sur l'amplification du tronçon Ks. Il en resulte ainsi par une modification passagere du traitement de la grandeur de reglage un comportement du circuit de réglage qui est indépendant des grandeurs parasites agissant sur le tronçon de réglage. Il résulte immediatement des formules suivantes que la constate de temps Ti de la regulation augmente avec l'amplification à reinjection qui augmente pour la vitesse et qui est représentée par le facteur d'amplification à réinjection KD. Cette manifestation peut etre interprétée comme un effet d'amortissement imputable au couplage avec réinjection de la vitesse. Pour maintenir le comportement de transfert de la régulation du verin dans un cadre réalistes il est avantageux d'adapter le facteur de réinjection KD au facteur de réinjection de la position, c'est- -dire du facteur de reinjection KL. Selon un perfectionnement avantageux du procédé selon l'invention, le couplage à réinjection de la vitesse est commandé en fonction de la différence de réglage de position, de telle façon que dans le cas de déplacements de réglage importants on atteigne une constante de temps T1 > 1 seconde et que dans le cas de déplacements de réglage faibles on atteigne T2 On peut en outre voir sur le diagramme ci-dessus qu'avec le procédé selon l'invention, la valeur de consigne pour la régulation du verin prend un départ asymptotique. Du fait que la commande fine prevue dans la soupape exerce de façon accrue un effet d'allongement des temps de réaction, il est avantageux d'attribuer au système une vitesse de réglage minimale en-dessous de laquelle on ne doit pas descendre. L'invention cree ainsi un procédé d-e régulation independante des grandeurs parasites de la position d'un vérin, en particulier dans un système hydraulique central de tracteur, dans lequel le verin est alimenté par une pompe dont la pression et le débit sont réglés, avec l'aide d'une soupape de réglage de verin å commande électrique. Après conversion en un signal de reglage de position au moyen d'un capteur de position, la grandeur de réglage est envoyee au dispositif de réglage proprement dit, dans lequel la grandeur de réglage est determinée à partir d'une comparaison avec la grandeur de consigne, effectuée au moyen d'un régulateur mis en circuit en aval . Pour réaliser dans l'ensemble de la plage de pression de charge, qui est par exemple située entre 20 et 200 bar, un comportement du circuit de réglage qui soit indépendant des grandeurs parasites sur le tronçon de réglage, le signal qui est envoye au régulateur est forme à partir de la différence entre l'écart de réglage de position et la variation temporelle du signal de réglage de position. Par un choix approprié des facteurs d'amplification du circuit de réglage, on fait disparaStre l'influence exercée par toutes les grandeurs parasites qui agissent sur l'amplification du tronçon de réglage. REVENDICATIONS 1. Procedé de réglage, indépendant de grandeurs parasites, de la position d'un vérins en particulier dans un système hydraulique central d'un tracteur, dans lequel le vérin est alimenté depuis une pompe dont on règle la pression et le debit, à l'aide d'une soupape de réglage de vérin, à commande électrique, ou, après avoir effectué, à l'aide d'un capteur de position, sa conversion en un signal de réglage de position, la grandeur de réglage est amenée à un dispositif de réglage, dans lequel la grandeur de réglage est déterminée à partir d'une comparaison avec la grandeur de consigne qui est effectuée au moyen d'un regulateur monte en aval, caractérisé en ce que le signal (KL.Ud - K.U > c) qui est envoye au régulateur (82) est forme à partir de la différence entre l'écart de réglage de position (Ud > et la modification dans le temps du signal de réglage de position (Ux). 2. Procede selon la revendication 1, caractérise en ce que les facteurs d'amplification (Ks,K@,KD,KL) des composants du circuit de réglage (tronçon de reglage, capteur de position, amplification à reiniection de la position, amplification à réinjection de la vitesse, facteur de proportionnalité du régulateur proportionnel) sont choisis d'une valeur telle que le produit reciproque de ces facteurs d'amplification soit si petit que négligeable. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le facteur d'amplification à réinjection (KD) du signai de réglage vitesse (Ux > qui représente la modification dans le temps du signal de réglage de position (U 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'adaptation de ces facteurs d'amplification à réinjection s'effectue de telle façon qu'on ne descende pas au-dessous d'une vitesse de reglage minimale du vérin.