Brevet FR2683644A1 — publié le 19930514

i La présente invention concerne un procédé pour l'u- tilisation d'un dispositif avec un régulateur qui génère, moyennant l'écart relevé entre une consigne et une valeur effective, une grandeur réglante, et avec un microproces- seur ou la possibilité d'accéder à un microprocesseur, ainsi qu'un dispositif pour l'application dé ce procédé. Des procédés de régulation s'appuient normalement sur le principe de déterminer la grandeur réglante en vue du rapprochement de la valeur effective à la consigne, seu- lement à partir de l'écart de consigne existant C'est par- ticulièrement problématique si des changements répétés et importants de la consigne se produisent, ce qui exige une plage de réglage étendue en conséquence Cela se traduit par une régulation lente accompagnée dans beaucoup de cas d'oscillations nuisibles importantes. L'invention a pour but de proposer un procédé qui permet de vaincre plus rapidement l'écart de consigne a- vec une consigne modifiée, en visant en même temps une ré- duction des oscillations nuisibles. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par ce que le microprocesseur calcule, à partir de la consi- gne et d'une caractéristique, une première grandeur réglan- te y 1, à laquelle le régulateur superpose une deuxième grandeur réglante A y comme valeur de correction, la ca- ractéristique faisant ressortir le rapport entre la gran- deur réglante et la grandeur réglée. L'invention se base sur le fait que la grandeur ré- glante peut être calculée au préalable en fonction de la consigne, à partir de paramètres internes du système, de sorte que le régulateur n'est plus nécessaire au fond que pour le réglage de précision Le point d'action du régu- lateur se déplace le long de la caractéristique en fonc- tion de la grandeur réglante calculée En conséquence, la 2- plage de réglage du régulateur peut être sensiblement ré- duite Il faut seulement compenser un petit écart vis-à- vis de la grandeur réglante déterminée théoriquement à par- tir de la caractéristique. Selon un perfectionnement avantageux, la caractéris- tique est adaptée aux données du système de réglage et à des variations dans le temps, à partir des grandeurs ré- glantes correspondant aux valeurs effectives existantes. De cette façon, la précision de réglage est indépendante de la caractéristique, c'est-à-dire indépendante de dis- persions exemplaires, phénomènes de vieillissement, etc. Le procédé de réglage est donc non seulement préréglant, mais aussi auto-adaptatif. Sur un dispositif pour l'application du procédé, on utilise de préférence un régulateur Pl avec une partie P fortement amplifiée Un tel régulateur est doté seulement d'une faible plage de réglage, mais sa vitesse de régula- tion ainsi que sa précision sont particulièrement élevées. La partie I du régulateur ne joue qu'un rôle secondaire. L'intégrateur présente une valeur maximale relativement petite En présence d'un certain écart de la consigne, 1 ' intégrateur est effacé, et la partie I est supprimée Se- lon l'utilisation, il est aussi possible de prévoir un pur régulateur P On peut aussi envisager une partie D pour le régulateur, mais qui ne présente guère un avantage, vu la raideur du réglage P. De préférence, le dispositif est, de plus, muni de moyens de-coupure qui, en cas d'écart en plus/moins de la plage de réglage du régulateur, suppriment la grandeur ré- glante y 1 précalculée et émettent la grandeur réglante maximale/minimale Comme la partie P du régulateur ou des régulateurs est caractérisée par une très forte amplifi- cation, raison pour laquelle il ne peut prendre effet que dans une faible marge autour de la consigne, un dépasse- ment de courte durée de la plage ne peut pas être exclu. Pour tenir compte de la caractéristique spécifique -3 - du système et variable dans le temps, il est de plus pré- vu un adaptateur de caractéristique qui comprend une mé- moire pour les valeurs effectives/grandeurs réglantes ac- tuelles, établies durant un fonctionnement stable Un fonc- tionnement stable est réalisé si la valeur effective est constante pendant une durée minimale L'adaptateur de ca- ractéristique attend un tel état et dépose alors la gran- deur réglante et la valeur effective dans la mémoire A partir d'au moins deux de ces couples, le microprocesseur peut calculer sans problèmes approximativement une carac- téristique Si un nombre élevé de telles couples existe déjà, il est même possible, par une programmation appro- priée du microprocesseur, de saisir une courbure ou non- linéarité de la caractéristique. Le concept exposé ci-dessus peut notamment être uti- lisé avantageusement pour la régulation de la vitesse d'un moteur Une utilisation particulière est donnée, dans ce contexte, par la régulation de la vitesse d'un ventilateur d'un chauffe-eau à gaz à ventilateur. Un perfectionnement avantageux du procédé résulte de ce que la caractéristique y = f (x) est adaptée aux don- nées du système de réglage et à des variations dans le temps, au moyen des grandeurs régnantes y correspondant aux valeurs effectives x existantes. Un perfectionnement avantageux du dispositif consis- te en ce que des moyens de coupure qui, en cas d'écart en plus/moins de la plage de réglage du régulateur, suppri- ment la grandeur réglante y 1 précalculée et émettent la grandeur réglante maximale/minimale. Un autre perfectionnement avantageux est donné par ce qu'il est prévu un adaptateur de caractéristique qui comprend une mémoire pour les couples de valeurs effecti- ves/grandeurs régnantes (x/y) actuelles, établies durant un fonctionnement stable. Un exemple de réalisation préféré de l'invention est décrit ci-après plus en détail avec les figures du dessin -4- à l'appui. Ces figures montrent: Fig 1, un schéma fonctionnel de la régulation appli- quée, Fig 2, une graphique représentant le concept de ré- gulation avec un régulateur P. Pour le procédé selon l'invention pour l'utilisation d'un dispositif régulateur, il faut, outre les composants standards, des composants de logiciel 1 d'un microproces- seur. Les grandeurs initiales sont comme d'habitude une valeur effective x et une consigne W qui sont transmises à un comparateur 2 qui forme la différence xw = x W qui correspond à l'écart de consigne Cette différence est com- muniquée à un régulateur 3 qui en déduit une grandeur ré- glante désignée ici par A Y Contrairement aux procédés de régulation connus, cette grandeur à y ne constitue pas la grandeur réglante définitive, mais seulement une gran- deur de correction qui est superposée à une grandeur ré- glante y 1 précalculées par le microprocesseur A cette fin, la caractéristique 4 est mémorisée dans le micropro- cesseur Celle-la est ajoutée à la consigne W actuelle et comme il ressort de la fig 2 -, sous w, c'est-à-dire w 1 ou W 2, la grandeur réglante correspondante yil ou Y 12 y est attribuée En vue de cette attribution sont prévus des composants de microprocesseur 5 Il y a émission de la grandeur réglante y 1 qui approchent déjà sensiblement la grandeur réglante optimale y La grandeur réglante dé- finitive y est la somme de la grandeur y 1 précalculée et de la grandeur de correction A y Ces deux termes sont transmis à un additionneur 6 qui émet la grandeur réglan- te définitive y appliquée de façon connue au système ré- glé 7. La grandeur réglante y, par exemple une tension, et la valeur effective x qui caractérise le système réglé 7, par exemple la vitesse du ventilateur d'un chauffe-eau à gaz avec ventilateur, sont de plus transmises à un adap- tateur de caractéristique 8 du microprocesseur qui, durant des états de fonctionnement stationnaires, calcule, à par- tir des couples y/x la caractéristique y = f (x) et la transmet au composant 5 correspondant du microprocesseur. Une telle caractéristique en combinaison avec le fonc- tionnement du régulateur 3 ressort de la fig 2 Comme on voit, la caractéristique 9 d'un pur régulateur P est su- perposée à la caractéristique 10, et le point d'action 11 ou 12 du régulateur se déplace sur la caractéristique 10 suivant la grandeur réglante y 11 ou Y 12 précalculée La plage de réglage du régulateur P est donc toujours symé- trique par rapport à la consigne W 1 ou W 2 * Vu cette fa- çon de procéder, un régulateur avec partie P très forte- ment amplifiée peut être utilisé En conséquence, l'écart de consigne est minimal et coïncide avec la plage de ré- glage 13 du régulateur P, objet de l'exemple de réalisa- tion. Il est aussi possible d'ajouter au comportement tout ou rien du régulateur P une partie intégrante, soit une partie I Mais, comme dans ce cas le système réglé 7 ne peut pas être freiné directement, l'intégrateur est for- tement chargé en cas de réduction de la consigne W 2 w 1 Il est donc nécessaire que la valeur d'intégration maximale pour une partie intégrante soit étroitement li- mitée On peut ainsi éviter d'importantes valeurs d'inté- gration négatives inférieures à la consigne W 1. L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisa- tion décrit plus haut On peut plutôt imaginer nombre de variantes qui s'inspirent de la solution préconisée, même pour des réalisations tout à fait autres. Revendications 1 Procédé pour l'utilisation d'un dispositif avec un régulateur qui génère, moyennant l'écart relevé en- tre une consigne et une valeur effective, une gran- deur réglante, et avec un microprocesseur ou la pos- sibilité d'accéder à un microprocesseur, caractéri- sé par le fait que le microprocesseur calcule, à par- tir de la consigne W et d'une caractéristique, une première grandeur réglante y 1, à laquelle le régu- lateur ( 3) superpose une deuxième grandeur réglante Ay comme valeur de correction, la caractéristique faisant ressortir le rapport entre la grandeur ré- glante y et la grandeur réglée x. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la caractéristique y = f (x) est adaptée aux données du système de réglage et à des variations dans le temps, au moyen des grandeurs régnantes y cor- respondant aux valeurs effectives x existantes. 3 Dispositif pour l'application du procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu un régulateur Pl avec une par- tie P fortement amplifiée. 4 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que des moyens de coupure sont prévus qui, en cas d'écart en plus/moins de la plage de ré- glage ( 13) du régulateur ( 3), suppriment la grandeur réglante y 1 précalculée et émettent la grandeur ré- glante maximale/minimale. Dispositif suivant l'une des revendications précéden- tes, notamment suivant la revendication 2, caracté- risé par le fait qu'il est prévu un adaptateur de ca- ractéristique ( 8) qui comprend une mémoire pour les couples de valeurs effectives/grandeurs réglantes (x/y) actuelles, établies durant un fonctionnement stable. 6 Dispositif suivant l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par son utilisation pour la régula- tion de la vitesse d'un moteur. 7 Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par son utilisation pour la régulation de la vites- se d'un ventilateur d'un chauff-eau à gaz à ventila- teur.