Brevet FR2709358A1 — publié le 19950303

L'invention concerne de manière générale les refroidisseurs cryogéniques à cycle de Stirling, et plus particulièrement un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling faisant appel à un système et à un procédé adapta- tifs de limitation par anticipation des vibrations, et un engin spatial utilisant un tel refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling. La cessionnaire de la présente invention conçoit et construit des engins spatiaux utilisant des capteurs infrarouges et d'autres capteurs imageurs. Ces capteurs imageurs sont généralement refroidis à de très basses températures (65 kelvins) par des refroidisseurs cryogéni- ques. Cependant, les refroidisseurs utilisent des pistons mobiles de compresseur et de détendeur qui produisent des vibrations limitant des performances des capteurs imageurs. Par conséquent, on a développé des systèmes et des procédés de limitation des vibrations pour minimiser les effets des vibrations du refroidisseur cryogénique. Un procédé de limitation de vibration à bande étroite a été développé antérieurement par la cessionnaire de la présente invention, lequel procédé est destiné à réduire les vibrations associées aux refroidisseurs cryogéniques à cycle de Stirling utilisés sur un engin spatial. Cependant, il a été déterminé que la capacité informatique demandée pour l'exécution de ce procédé est indésirablement élevée. Ce manque de rendement informatique entraîne un accroissement du poids de l'engin spatial, ce qui est indésirable. Un objectif de la présente invention est donc de procurer un procédé perfectionné de limitation de vibrations à utiliser avec un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling. Un autre objectif de l'invention est de procurer un procédé de limitation de vibrations à utiliser avec un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling, qui est efficace au niveau de l'informatique pour réduire le poids des processeurs et des composants demandés pour son exécu-10 tion. Pour atteindre les objectifs ci-dessus et d'autres objectifs, l'invention propose un engin spatial et un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling, perfection- nés, qui utilisent un système et un procédé de limitation de vibrations basés sur des principes d'une anticipation adaptative. Le présent refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling est particulièrement adapté à une utilisation en tant que refroidisseur cryogénique pour un engin spatial, par exemple dans un engin spatial construit par la cessionnaire de la présente invention, et il est conçu pour être utilisé dans le refroidissement d'un réseau de détecteurs ou d'un autre capteur situé sur l'engin spatial. Les présents système et procédé de limitation suppriment les forces vibratoires qui apparaissent pendant le fonctionnement du refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling. Le refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling comprend un module détendeur et un module compresseur. Les modules détendeur et compresseur utilisent des moteurs séparés qui entrainent respectivement un piston de détendeur et un piston de compresseur, et un piston d'équilibrage est utilisé pour équilibrer dynamiquement les pistons respectifs du détendeur et du compresseur. Dans les présents système et procédé de limita- tion, des signaux d'ordre en courant sont injectés dans un circuit d'attaque de moteur sélectionné du module compresseur ou du module détendeur. Les signaux d'ordre en courant peuvent être injectés dans le circuit d'attaque de moteur du piston d'équilibrage du module compresseur ou détendeur, par exemple. Les signaux d'ordre en courant injectés comprennent des harmoniques d'ordre plus élevé ayant des phases et des5 amplitudes déterminées (ajustables) de façon adaptative qui assurent une annulation complète des forces dans le refroi- disseur. Les phases et amplitudes souhaitées des signaux d'ordre en courant injectés sont estimées en temps réel en utilisant les signaux de sortie de capteurs de force, tels10 que des cellules de charge, montés sur le corps du refroidis- seur, qui mesurent les forces d'harmoniques d'ordre plus élevé présentes dans le refroidisseur. En fonctionnement, lorsque des paramètres de fonctionnement du refroidisseur cryogénique ont atteint un état d'équilibre, la teneur en harmoniques de ses forces vibratoires est très stable dans le temps. Du fait de cette caractéristique particulière, les phases et les amplitudes des signaux d'ordre en courant injectés n'ont pas à être déterminées rapidement. La capacité informatique demandée pour le présent procédé de limitation peut donc être notable- ment réduite en comparaison avec le procédé de limitation à bande étroite décrit précédemment. Plus particulièrement et dans une forme de réalisation, la présente invention comprend un procédé adaptatif de limitation des vibrations par anticipation à utiliser avec un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling qui comprend un module détendeur comportant un piston détendeur et un piston d'équilibrage qui sont entrai- nés chacun par des dispositifs respectifs d'entrainement à moteur, et un module compresseur comportant un piston de compresseur et un piston d'équilibrage qui sont entraînés chacun par des dispositifs d'entrainement respectifs à moteurs, et un capteur de force couplé au refroidisseur et destiné à mesurer des forces d'harmonique supérieur présentes dans ce refroidisseur. Le procédé de limitation comprend les étapes suivantes. On mesure des forces d'harmonique supérieur présentes dans le refroidisseur en utilisant le capteur de force. On estime les phases et les amplitudes des signaux d'ordre en courant en utilisant les forces mesurées d'harmoniques supérieurs qui sont adaptées pour annuler les forces5 d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur. On injecte des signaux d'ordre en courant d'harmoniques supe- rieurs ayant les phases et les amplitudes estimées dans un circuit d'attaque de moteur choisi du module compresseur ou du module détendeur, lesquels signaux d'ordre en courant injectés comprennent les harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative qui assurent une annulation des forces dans le refroidisseur. Une autre forme de réalisation de l'invention porte sur un système adaptatif de limitation des vibrations par anticipation à utiliser avec un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling. Le système de limitation comporte un capteur de force couplé au refroidisseur pour mesurer des forces d'harmoniques supérieurs présentes dans ce refroidis- seur, et des moyens d'estimation destinés à estimer les phases et les amplitudes des signaux d'ordre en courant en utilisant les forces mesurées d'harmoniques supérieurs, au moyen du capteur de force, adaptées pour annuler les forces d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur. Des moyens de génération de signaux sont couplés aux moyens d'estimation pour injecter des signaux d'ordre en courant d'harmoniques supérieurs ayant les phases et les amplitudes estimées dans un circuit d'attaque choisi de moteur du module compresseur ou du module détendeur. Les signaux d'ordre en courant injectés comprennent des harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative qui assurent une annulation des forces dans le refroidisseur. Une autre forme de réalisation de l'invention comprend un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling mettant en oeuvre le système adaptatif précité de limitation des vibrations par anticipation. Une autre forme de réalisa- tion de la présente invention comprend un engin spatial comportant le refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling et le système adaptatif de limitation des vibrations par anticipation. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels, les mêmes références numériques désignant les mêmes éléments de structure: la figure 1 est un schéma fonctionnel simplifié d'un engin spatial utilisant un refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling et un capteur imageur qui met en oeuvre un procédé adaptatif de limitation par anticipation conforme aux principes de l'invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié illustrant la compensation des vibrations dans un module détendeur d'un refroidisseur cryogénique utilisant des asservissements d'adaptation de position et utilisant le procédé adaptatif de limitation des vibrations par anticipa- tion selon les principes de l'invention; la figure 3 est un organigramme illustrant les détails du procédé adaptatif de limitation des vibrations par anticipation selon l'invention; la figure 4 montre un montage d'essai utilisé pour vérifier le procédé adaptatif de limitation des vibra- tions par anticipation selon les principes de l'invention; les figures 5a et 5b montrent des spectres de forces vibratoires pour le refroidisseur cryogénique essayé à l'aide du montage d'essai de la figure 4, ayant un deuxième harmonique de 72 Hz; les figures 5c et 5d montrent des spectres de forces vibratoires pour le refroidisseur cryogénique essayé au moyen du montage d'essai de la figure 4, ayant un sixième harmonique de 216 Hz; la figure 6a montre la réponse dans le temps d'une force résiduelle avec 20 % d'erreur à la fois en phase et amplitude asservies en utilisant le procédé adaptatif de limitation de vibrations par anticipation selon les principes de l'invention; et la figure 6b montre la réponse dans le temps d'une force résiduelle avec une erreur de 80 % dans les deux phase et amplitude asservies en utilisant le procédé adapta-5 tif de limitation de vibrations par anticipation selon les principes de l'invention. En référence aux dessins, la figure 1 montre un schéma fonctionnel simplifié d'un engin spatial 10 utilisant un refroidisseur cryogénique 11 à cycle de Stirling et un capteur imageur ou groupement de détecteurs 12 mettant en oeuvre un système 20 et un procédé 40 adaptatifs de limita- tion des vibrations par anticipation conformément aux principes de la présente invention. Le refroidisseur cryoge- nique 11 à cycle de Stirling comprend un corps 14 de refroi- disseur, et un module détendeur 15 et un module compresseur 16 disposés dans le corps 14 du refroidisseur. Le module détendeur 15 est constitué d'un piston détendeur 17 et son moteur d'entraînement 18 et d'un piston d'équilibrage et son moteur d'entraînement 22. Le module compresseur 16 est constitué d'un piston compresseur 23 et son moteur d'entraî- nement 24 et d'un piston d'équilibrage 25 et son moteur d'entraînement 26. Le module détendeur 15 et le module compresseur 16 sont chacun couplés à des dispositifs de commande respec- tifs 27, 28 qui comprennent le système adaptatif 20 de limitation de vibrations par anticipation et qui sont destinés à fournir des signaux d'ordre en courant aux moteurs respectifs 18, 22, 24, 26 d'entraînement pour commander le fonctionnement des modules détendeur et compresseur respec- tifs 15, 16. Il convient cependant de noter que les disposi- tifs de commande 27, 28 peuvent être réalisés sous la forme d'un dispositif ou système de commande unique 20 qui commande tous les moteurs 18, 22, 24, 26, si cela est souhaité. Deux cellules de charge 31, 32 sont couplées respectivement entre le corps 14 du refroidisseur et les dispositifs 27, 28 de commande et sont destinées à leur fournir des signaux de rétroaction qui sont représentatifs des vibrations présentes dans le corps 14 du refroidisseur. Le présent procédé adaptatif 40 de limitation des vibrations par anticipation est mis en oeuvre dans les dispositifs de commande respectifs 27, 28 (qui constituent le présent système adaptatif 20 de limitation) et il sera décrit plus en détail ci-dessous. Le système adaptatif 20 de limitation, incorpore dans les dispositifs de commande respectifs 27, 28, comporte la cellule de charge 31, un moyen 42 d'estimation de phase et d'amplitude (On et In) et un générateur 41 de signaux d'harmoniques supérieurs qui génère les signaux d'ordre en courant souhaités, et qui sont couplés au refroidisseur de la manière montrée sur la figure 2. La figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié illustrant la compensation des vibrations du module détendeur du refroidisseur cryogénique 11 à cycle de Stirling, réalisée en mettant en oeuvre des asservissement 38, 39 d'adaptation de position et en utilisant le procédé 40 et le système 20 adaptatifs de limitation des vibrations par anticipation selon les principes de l'invention. Les modules compresseur et détendeur 15, 16 du refroidisseur cryogénique 11 à cycle de Stirling comportent chacun deux équipages mobiles: le piston compresseur (ou détendeur) 23, 17 et le piston équilibreur respectif 26, 22. Deux transducteurs 56, 57 de déplacement (transformateurs différentiels à transla- tion LVDT), qui font partie des boucles d'asservissement de position 38, 39, sont couplés entre des éléments dynamiques 17, 21 de masse a et de masse b et les dispositifs de sommation 31, 33 pour leur fournir des signaux de rétroaction de position. La description suivante concerne le module détendeur 15, mais on doit comprendre que la même analyse s'applique aussi bien au module compresseur 16. Pendant une opération cryogénique, chaque piston mobile 17, 21 est commandé, au moyen d'un signal de référence commandé xc provenant du dispositif 27 de commande, de façon à suivre un mouvement sinusoidal à une seule fréquence (habituellement de l'ordre de 30 à 40 Hz). Le signal ordonné xc de référence est transmis par couplage au moyen d'un premier dispositif 31 de sommation et d'un compensateur 32 à une entrée du moteur 185 du détendeur. Le compensateur 32 fournit un signal de courant Ia au moteur 18. Un signal de rétroaction négative est appliqué au dispositif de sommation à partir de la sortie du piston détendeur 17. Le signal ordonné xc de référence est transmis par couplage à l'aide d'un moyen de réglage 35 (a) et d'un second dispositif de sommation 33 et d'un second compensateur 34 à une entrée du moteur 21 d'équilibrage. Le mouvement sinusoidal à une seule fréquence aboutit à une force de réaction 36 donnée par l'équation F = - Mk = -úFi o Fi représente les forces de pression, les forces de ressort de diaphragme et les forces de ressort à lame en cours dans le moteur respectif 18, 22, les forces dissipati- ves dues aux courants de Foucault dans le moteur respectif 18, 22, les forces dissipatives de chute de pression dans le régénérateur et les forces électromécaniques dans le moteur respectif 18, 22, M est la masse du moteur 18, 22, et x est l'accélération du corps 14 du refroidisseur. La force totale de réaction AF agissant sur le corps 14 du refroidisseur est alors à F = Fa + Fb = -Maka Mkb o xa est le mouvement de la masse a (le piston détendeur 17) et xb est le mouvement de la masse b (le piston équilibreur 21) suivant un axe longitudinal, et les propriétés des masses respectives des pistons 17, 21 sont données par Ma et Mb. En connaissant les deux propriétés Ma et Mb des masses en mouvement, on peut maîtriser avec précision les mouvements (positions) xa et xb des deux pistons 17, 21 pour obtenir une force 36 de réaction (AF) nulle. Cependant, le mouvement des pistons détendeur et équilibreur 17, 21 contient des harmoniques supérieurs en plus d'une fréquence fondamentale d'entraînement, du fait de défauts de linéarité dans les circuits électroniques d'atta-5 que des moteurs, les articulations flexibles de suspension des pistons et la thermodynamique des gaz, et analogues. L'équilibrage de la force 36 de réaction à la fréquence fondamentale d'entraînement ne garantit donc pas une force de réaction nulle à chacun des harmoniques supérieurs. Ceci est10 particulièrement vrai dans le module détendeur 15 du fait de l'absence de forces de pression s'exerçant sur le piston équilibreur 21. La force totale de réaction AF 36 peut donc être exprimée sous la forme AF = AFf + AFh o AFf est la force vibratoire apparaissant à la fréquence fondamentale d'entraînement et AFh représente les forces résiduelles d'harmoniques supérieurs. En ajustant l'amplitude a du signal ordonné xc de référence, on peut équilibrer ou réduire à zéro la force à la fréquence fondamentale d'entraî- nement AFf. Ainsi, AF = AFh. Si un courant Ib2 est additionné au moteur 22 d'équilibrage, par exemple tel que celui obtenu par sommation du courant provenant du compensateur 34 (Ibl) et du courant Ib2 dans un dispositif 37 de sommation, la force nette de réaction devient: AF = AFh + AFd o AFd est la force induite par le courant ajouté Ib2. Le système 20 et le procédé 40 de limitation des vibrations selon l'invention génèrent le courant d'entrée ordonné Ib2 qui est appliqué au moteur 22 d'équilibrage, de manière que la force nette de réaction AF soit amenée à zéro à toutes les fréquences d'harmoniques supérieurs. Les présents système 20 et procédé 40 adaptatifs de limitation des vibrations produisent une force de réaction nette égale à zéro et sont obtenus comme ci-dessous. Lorsqu'elle est attaquée par le signal sinusoïdal de référence ordonné xc ayant une fréquence fondamentale = 2rf, la force résultante d'harmonique supérieur présente la forme suivante après que les boucles d'asservissement de position 38, 39 ont atteint leurs conditions de régime permanent: N AFh(t) = E Fn sin (nu + an) (1) n=2 o an et Fn sont une phase et une amplitude inconnues de la fréquence du nième harmonique. Si le courant injecté Ib2 de moteur contient les harmoniques supérieurs suivants avec des phases en et des amplitudes In ajustables: N Ib2( t) = ô In sin (net + 4n) (2) n =2 la force induite par le courant ajouté devient alors: N AFd(t) =E GoIn sin (net + >n + Tn) (3) n=2 o an, Gn sont la phase et l'amplitude correspondantes de la fonction de transfert du signal d'entrée de courant ajouté au signal de sortie de la force mesurée. Le système 20 et le procédé 40 de limitation de vibrations selon l'invention déterminent de façon adaptative les valeurs de On et In (dans le moyen 42 d'estimation de phase et d'amplitude) de manière que: N N AF(t) = Fn sin (n it + an) + E GnIn sin (nwt + (n + Tn) (4) n=2 n=2 soit égal à zéro. Etant donné un jeu de valeurs pour On et In à un instant t, si la force nette AF(t) mesurée par la cellule de charge 31 (ou le transducteur de force) n'est pas égale à zéro, l'équation (4) devient alors: N AF(t) = E Fn sin (nw t + en) $ 0 (5) n=2 En utilisant les propriétés orthogonales suivan- tes des fonctions sinus et cosinus: 2 fT/2 sin (kct) sin (m,>t) dt = 2 pour k = m; k, pour k et m * O -T f-TI 2 2 fT/2 TJ-T/2 COs (kt) Cos (met) dt = O pour k et m et en multipliant les deux côtés de l'équation (5) par ces fonctions sinus et cosinus, on obtient les équation suivantes après avoir effectué les intégrations apparaissant sur leurs côtés de droite: Bn =2 TT/2 AF(t) sin (nwt) dt = Fn cos an + GnIn cosJn (6) T _-T/2 C_ = 2T/ 2 A F(t) Cos (nmt) dt = Fn sin "n + GnIn sin - T J-T/2 avec n = (n + Tn; T = l/f (8) Les quantités Bn et Cn donnent une mesure de la composante vibratoire du nleme harmonique lorsque les valeurs estimées en cours pour On, In sont utilisées. Si les valeurs pour On, In peuvent être ajustées de la manière suivante au cycle de calcul suivant avec une petite phase AOn et une15 petite amplitude AIn: In(t + At) = In(t) + AIn (9) On(t + At) = On(t) + Afn (10) et en choisissant correctement AOn et AIn, on peut réduire à zéro les valeurs de Bn et Cn (plus des effets sinusoidaux de deuxième ordre), produisant ainsi une annulation complète des forces à chaque fréquence harmonique. Ces petites corrections de phase et d'amplitude peuvent être obtenues en exécutant les trois étapes suivantes:5 La première étape consiste à perturber les deux côtés des équations (6) et (7) et à utiliser le fait que AFn =; dan = 0; An = 0; et AGn = 0; &Bn = (Gncosen) AIn - (GnInsin>n) An (11) ACn = (Gnsinen) AIn (GnIncosln) A'n (12) La deuxième étape consiste à établir ABn = Bn(t + At) - Bn(t) = -Bn(t) (13) ACn = Cn(t + At) - Cn(t) = -Cn(t) (14) La troisième étape consiste à substituer les équations (13) et (14) dans les équations (11) et (12) et à résoudre pour AOn et AIn: à(n = Bn (t)sinin (t) - C (t) cosn (t) (15) GnIn t AIn = Bn(t)cosdn(t) + Cn(t) sin4n(t) (16) Gn Les équations (15) et (16) sont les corrections souhaitées de phase et d'amplitude qui réduisent à zéro Bn et CnÀ Pour être complet, on illustre sur la figure 3 un organigramme qui montre les détails du procédé adaptatif 40 de limitation de vibrations par anticipation selon l'inven- tion, mis en oeuvre dans le système 20 de limitation de la figure 2 qui a été réduit en pratique. Le procédé 40 comprend les étapes suivantes. La première étape 60 consiste à établir la période d'échantillonnage AT = T/Nk avec N = 6 (jusqu'au sixième harmonique) et k = 20. La deuxième étape 61 consiste à établir n = 2 (deuxième harmonique) et le courant addi- tionné initial Ib2 = 0. La troisième étape 62 consiste à établir la jième itération j = 1 et bn(j) = 0; In(j) = 0. La quatrième étape (63) consiste à lire et mémoriser le signal de sortie AF(i) de la cellule de charge pour i = 1, 2,... 60, dans une durée TD = 5T. La cinquième étape 64 consiste à calculer les coefficients Bn(j) et Cn(j) donnés par Bn (j) 1 AF(i) Sin (2nnfiA7T) 600 ji= 1 60 Csl(j) - 6 AF(i) cos (2nitfiAT) i-i La sixième étape 65 consiste à calculer l'erreur En(j) de nième harmonique donnée par: E;(j) = Bn(j) + (j) La septième étape 66 consiste à contrôler l'erreur En(j) de manière que, si En(j) avec en(j) = en(j) + -n. La neuvième étape 68 consiste à calculer l'ampli- tude et la phase mises à jour In(j+l) et n(j+l): In(j+l) = In(j) + AIn(J) On(j+l) = On(j) + AOn(j) La dixième étape 69 consiste à calculer le courant Ib2, mis à jour: n Ib2(t) = Ii(j+t) sin (net + *i(j+t)) i =2 La onzième étape 70 consiste à injecter le courant Ib2 mis à jour dans l'amplificateur 37 de sommation. La douzième étape 71 consiste à attendre au moins une demi- seconde. La treizième étape 72 consiste à incrémenter le nombre de l'itération j = j+l et à revenir à la quatrième étape 63. AUTREMENT, la quatorzième étape 73 consiste à incrémenter le nième harmonique: n = n+l. La quinzième étape 74 consiste à contrôler si n est égal N, et si n est supé- rieur à N, ALORS, arrêter le processus; AUTREMENT, retour- ner à la troisième étape 62. Pour illustrer le procédé adaptatif 40 de limitation de vibrations par anticipation selon l'invention et démontrer son efficacité pour la suppression des vibra- tions, on a procédé à une série d'essais en utilisant un banc d'essai existant 50 de refroidisseurs cryogéniques montré sur la figure 4. La banc d'essai 50 est constitué d'un refroidis- seur cryogénique 11, des circuits électroniques associés 51 d'essai et des alimentations en énergie (non représentées). L'une de trois cellules de charge 31 montées sur le corps 14 du compresseur a été connectée à un analyseur de spectres Hewlett-Packard (HP) faisant partie du circuit électronique d'essai 51. Un générateur 52 de signaux HP, synchronisé avec un oscillateur pilote 53 qui produit un signal d'attaque à une fréquence fondamentale de 36 Hz, a été utilisé pour générer le signal harmonique dans un dispositif de commande analogique 54. Le signal harmonique produit par le dispositif analogique de commande 54 a été injecté dans un amplificateur de courant d'un circuit d'attaque choisi 24, 25 de moteur de compresseur. Deux transducteurs de déplacement (transforma- teurs différentiels à translation LVDT) 56, 57, qui font partie des boucles d'asservissement de position 38, 39 sont couplés entre les éléments dynamiques 23, 26 du compresseur et le dispositif 54 de commande pour fournir des signaux de rétroaction de position pour les asservissements respectifs5 38, 39. Pour cet essai particulier, la phase et l'amplitude du signal harmonique injecté étaient réglées par un opérateur qui surveillait le signal de sortie de l'analyseur de spectres HP. En réglant la phase de l'amplitude du signal harmonique injecté, on a démontré que la vibration résiduelle10 du refroidisseur cryogénique 11 était supprimée jusqu'à une valeur efficace très inférieure à 0,01 newton. Les figures 5a-5d illustrent les résultats d'essai. Les figures 5a et 5b montrent des spectres de forces de vibrations pour le refroidisseur cryogénique 11 essayé en utilisant le montage d'essai de la figure 4, ayant un deuxième harmonique de 72 Hz, tandis que les figures 5c et 5d montrent des spectres de forces de vibrations pour le refroidisseur cryogénique 11, ayant un sixième harmonique de 216 Hz. On peut voir, d'après les figures 5a à 5d, que la présente invention supprime les forces harmoniques résiduel- les à un niveau efficace bien au-dessous du niveau de force demandé (0,01 newton en valeur efficace). En plus des essais de matériel décrit ci-dessus, on a développé un modèle de simulation par ordinateur pour vérifier le procédé itératif développé 40 de limitation de vibrations pour l'estimation des phases et amplitudes inconnues des signaux harmoniques. Le modèle de simulation simulait le comportement dynamique d'un module détendeur donné 15 et des boucles fermées 38, 39 d'asservissement de position comme montré sur la figure 2, o les vibrations de forces harmoniques et les bruits de mesure associés ont été ajoutés au signal de sortie de la cellule de charge 31. Dans le montage de simulation, le signal injecté de deuxième harmonique a été ajouté au canal équilibreur afin d'assurer une annulation complète des forces. La phase et l'amplitude du signal de deuxième harmonique ont été mises à jour toutes les 0,15 seconde. Les équations (9), (10), (15) et (16) ont été exécutées en utilisant un échantillonnage des signaux de sortie de la cellule de charge à une fréquence de 32 kHz pour mettre à jour les estimations de phase et d'amplitude. On a utilisé un total de 400 échantillons par cycle de calcul dans le calcul des coefficients Bn et Cn donnés par les équations (6) et (7). La figure 6a montre les résultats de simulation de la vibration de force résiduelle de deuxième harmonique lorsque le procédé adaptatif 40 de limitation par anticipa- tion a été mis en oeuvre avec une erreur de 20 % portant à la fois sur le gain G2 et la phase 72 de la fonction de trans- fert. La figure 6b montre le comportement résultant de suppression de vibration de l'algorithme dans le cas d'une erreur à 80 % portant à la fois sur le gain G2 et la phase 72 de la fonction de transfert. Les résultats montrent claire- ment l'efficacité du présent procédé itératif 40 de limita- tion de vibration. Il faut moins de quatre cycles de calcul (de moins d'une seconde) pour atteindre le niveau de bruit souhaité (inférieur à0,01 newton). Comme prévu, le temps de convergence augmente lorsque les erreurs de gain et de phase de la fonction de transfert augmentent (comme montré sur la figure 6b). On a donc décrit un refroidisseur cryogénique nouveau et perfectionné à cycle de Stirling ayant un système et un procédé adaptatif de limitation des vibrations par anticipation, et un engin spatial utilisant un tel refroidis- seur cryogénique à cycle de Stirling. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au refroidis- seur, au système et au procédé décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé adaptatif de limitation des vibrations par anticipation à utiliser avec un refroidisseur cryogénique (11) à cycle de Stirling qui comporte un module détendeur (15) comprenant un piston detendeur (17) et un piston équilibreur (21) entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement respectifs à moteurs (18, 22), et un module compresseur (16) comprenant un piston compresseur (23) et un piston équilibreur (25) entraînés tous deux par des disposi-10 tifs d'entraînement respectifs à moteurs (24, 26), et un capteur de force (31, 32) couplé au refroidisseur et destiné à mesurer des forces d'harmoniques supérieurs présentes dans ce refroidisseur, le procédé de limitation étant caractérisé par les étapes qui consistent à mesurer des forces d'harmoni-15 ques supérieurs présentes dans le refroidisseur en utilisant le capteur de force; à estimer des phases et des amplitudes de signaux d'ordre en courant en utilisant les forces d'harmoniques supérieurs mesurées, lesquelles phase et amplitude sont destinées à annuler les forces d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur; et à injecter des signaux d'ordre en courant d'harmoniques supérieurs, ayant les phases et les amplitude estimées, dans un dispo- sitif choisi d'entraînement à moteur du module compresseur ou du module détendeur, des signaux d'ordre en courant injectés comprenant des harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative qui assurent une annulation des forces dans le refroidisseur. 2. Procédé selon la revendication 1, qui comprend en outre les étapes consistant à sélectionner une période d'échantillonnage; à sélectionner un harmonique souhaité et une valeur de courant ajouté initiale; à établir des paramè- tres d'itération; l'étape de mesure de forces d'harmoniques supérieurs comprenant la lecture et la mémorisation de valeurs de forces de réaction provenant du capteur de force dans une durée prédéterminée; et l'étape d'estimation des phases et des amplitudes des signaux d'ordre de courant comprenant le calcul de coefficients représentatifs d'une composante vibratoire d'harmonique prédéterminé; à calculer un signal d'erreur d'harmonique prédéterminé; à comparer le signal d'erreur d'harmonique prédéterminé calculé à une5 valeur prédéterminée, si le signal d'erreur est inférieur ou égal à la valeur prédéterminée; puis à calculer des valeurs de correction d'erreur de phase et d'amplitude; à calculer des valeurs mises à jour d'amplitude et de phase; et à calculer une valeur de courant mise à jour; à injecter la10 valeur de courant mise à jour dans le dispositif d'entraîne- ment à moteur choisi; à attendre pendant un temps prédéter- miné; à incrémenter la valeur d'itération puis à lire et mémoriser de nouvelles valeurs de forces de réaction; autrement:15 à incrémenter l'harmonique souhaitée; à vérifier si n est égal à l'harmonique supérieur choisi N, et si n est supérieur à N; alors: à arrêter la processus; autrement: à répéter le processus en établissant de nouveaux paramètres d'itération et en répétant les étapes suivantes jusqu'à ce que le processus soit arrêté. 3. Engin spatial caractérisé en ce qu'il comporte un corps (10) d'engin spatial; un refroidisseur cryogénique (11) à cycle de Stirling disposé sur le corps et comportant un module détendeur (15) comprenant un piston détendeur (17) et un piston équilibreur (21) qui sont entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement respectif à moteurs (18, 22), et un module compresseur (16) comprenant un piston compresseur (23) et un piston équilibreur (25) qui sont entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement respectifs à moteurs (24, 26); et un système adaptatif (20) de limitation de vibrations par anticipation couplé au corps de l'engin spatial et au refroidisseur et comportant: un capteur de force (31 ou 32) couplé au refroidisseur pour mesurer des forces d'harmoniques supérieurs présentes dans ce refroidisseur; un moyen d'estimation (42) destiné a estimer des phases et des amplitudes de signaux d'ordre de courant en utilisant les forces mesurées d'harmoniques supérieurs5 fournies par le capteur de force, qui sont destinées à annuler les forces d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur; et un moyen (41) de génération de signaux couplé au moyen d'estimation pour injecter des signaux d'ordre de courant d'harmoniques supérieurs, ayant les phases10 et les amplitudes estimées, dans un dispositif d'entrainement à moteur choisi du module compresseur ou du module détendeur, les signaux d'ordre de courant injectés comprenant des harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative qui assurent une annulation des forces dans le refroidisseur. 4. Système adaptative de limitation des vibra- tions par anticipation à utiliser avec un refroidisseur cryogénique (11) à cycle de Stirling qui comporte un module détendeur (15) comprenant un piston détendeur (17) et un piston équilibreur (21) entraînés tous deux par des disposi- tifs d'entraînement respectifs à moteurs (18, 22) et un module compresseur (16) comprenant un piston compresseur (23) et un piston équilibreur (25) qui sont entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement à moteurs respectifs (24,26), le système de limitation étant caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (31 ou 32) de force couplé au refroidisseur pour mesurer des forces d'harmoniques supé- rieurs présentes dans ce refroidisseur; un moyen d'estima- tion (42) destiné à estimer des phases et des amplitudes de signaux d'ordre de courant en utilisant des forces d'harmoni- ques supérieurs mesurées produites par le capteur de force, qui sont destinées à annuler les forces d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur; et un moyen (41) de génération de signaux couplé au moyen d'estimation pour injecter des signaux d'ordre de courant d'harmoniques supérieurs, ayant les phases et les amplitudes estimées, dans un dispositif d'entraînement à moteur choisi du module compresseur ou détendeur, lesquels signaux d'ordre de courant injectés comprennent des harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative pour5 assurer une annulation des forces dans le refroidisseur. 5. Refroidisseur cryogénique à cycle de Stirling, caractérisé en ce qu'il comporte un module détendeur (15) comprenant un piston détendeur (17) et un piston équilibreur (21) qui sont entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement respectifs à moteurs (18, 22) et un module compresseur (16) comprenant un piston compresseur (23) et un piston équilibreur (25) qui sont entraînés tous deux par des dispositifs d'entraînement respectifs à moteurs (24, 26); un capteur (31) de force destiné à mesurer des forces d'harmoni- ques supérieurs présentes dans le refroidisseur; un moyen d'estimation (42) destiné à estimer des phases et des amplitudes de signaux d'ordre de courant en utilisant les forces mesurées d'harmoniques supérieurs produites par le capteur de force, qui sont destinés à annuler les forces d'harmoniques supérieurs présentes dans le refroidisseur; et un moyen (41) de génération de signaux couplé au moyen d'estimation pour injecter des signaux d'ordre de courant d'harmoniques supérieurs, ayant les phases et les amplitudes estimées, dans un dispositif d'entraînement choisi à moteur du module compresseur ou détendeur, lesquels signaux d'ordre de courant injectés comprennent les harmoniques supérieurs ayant des phases et des amplitudes déterminées de façon adaptative, qui assurent une annulation des forces dans le refroidisseur.