Brevet FR2734925A1 — publié le 19961206

DESCRIPTION CALCULATEUR NUMERIQUE PLEINE AUTORITE A DOUBLE CHAINE ACTIVE L'invention concerne un calculateur numérique pleine autorité à double chaîne active. Elle s'applique notamment aux calculateurs qui équipent les turbomachines dans le domaine de l'aéronautique. Il est connu d'équiper une turbomachine d'un calculateur numérique pleine autorité comportant deux voies identiques capables indépendamment l'une de l'autre de commander plusieurs actuateurs électro-hydromécaniques à partir d'informations provenant de différents capteurs. Les deux voies peuvent être maîtres tour à tour mais ne sont jamais actives simultanément. Lorsqu'une voie est active, elle a la maîtrise de tous les actuateurs, la deuxième voie restant passive. Lorsque le calculateur détecte une panne dans la voie active, il y a changement de voie et la commande de tous les actuateurs est alors effectuée par la deuxième voie. Ce changement de voie n'est pas définitif, en cas de panne de la deuxième voie, il peut y avoir à nouveau un changement de voie.En général les différentes pannes possibles sont répertoriées et hiérarchisées en fonction de l'importance des éléments en panne les uns par rapport aux autres. La voie qui est active est celle qui est en meilleure santé compte tenu de cette hiérarchisation des pannes. Ainsi, une seule panne sur l'un des circuits de commande de l'un des actuateurs conduit à l'élimination des possibilités d'action de tous les circuits de commande appartenant à la même voie bien qu'ils soient en état de fonctionnement. Par ailleurs, en cas de combinaison de deux pannes, il y a un risque de fonctionnement avec un système dégradé qui sera incapable de commander l'un des actuateurs électromécaniques.Le but de l'invention est de pallier les inconvénients des calculateurs connus et d'améliorer la fiabilité générale d'un système de régulation numérique d'une turbomachine sans augmenter la complexité ni le coût. Un autre but de l'invention est de limiter l'élimination des circuits de commande au seul circuit en panne et de garder les deux voies actives pour l'ensemble des autres circuits de commande. Pour cela, l'invention concerne un calculateur qui comporte deux voies de calcul identiques actives simultanément et capables de commander tous les actuateurs électromécaniques même en cas de combinaisons de pannes sur les deux voies. En l'absence de panne, les deux voies sont configurées pour commander conjointement tous les actuateurs. Lorsqu'une panne intervient dans l'un des circuits de commande de l'une des voies, seul le circuit défaillant est désactivé alors que le circuit de commande correspondant de l'autre voie est reconfiguré automatiquement pour assurer seul la commande de l'actuateur concerné. Tous les autres circuits de commande restent actifs simultanément sur les deux voies et assurent conjointement la commande de chaque actuateur. Selon l'invention, le calculateur numérique pleine autorité comportant au moins deux voies de calcul identiques destinées à commander au moins un actuateur électro-hydromécanique à partir d'informations provenant de différents capteurs, l'actuateur comportant une partie hydraulique unique et une partie électromécanique comportant au moins deux bobinages électriques indépendants, est caractérisé en ce que pour chaque actuateur, les deux voies de calcul comportent chacune une chaîne de commande, les deux chaînes de commande étant destinées à être connectées respectivement aux deux bobinages électriques de l'actuateur, et en ce que dans un état normal de fonctionnement, les deux chaînes de commande sont configurées pour engendrer simultanément et respectivement deux courants électriques d'intensité déterminée par un choix d'une valeur de gain appropriée permettant la commande conjointe de l'actuateur par les deux chaînes de commande. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma synoptique de la commande d'une servo-valve au moyen de deux chaînes de commande actives simultanément, selon l'invention - la figure 2, un schéma synoptique de la commande d'un électro-robinet au moyen de deux chaînes de commande actives simultanément, selon l'invention. Les actuateurs électromécaniques qui équipent les turbomachines pour assurer la commande de différents organes, tels que par exemple des dispositifs de dosage de carburant et/ou des dispositifs de commande des stators variables de compresseur, sont de deux types appelés respectivement servovalve et électro-robinet. Ces équipements électromécaniques sont commandés par un courant électrique et délivrent une force proportionnelle au courant de commande. Dans le cas d'une servo-valve, cette force est utilisée pour obtenir un positionnement variable de l'organe commandé, ce positionnement étant proportionnel au courant de commande. Dans le cas d'un électro-robinet, la force est utilisée pour obtenir une commutation de l'organe commandé d'une position de fermeture en une position d'ouverture. La figure 1 représente un schéma synoptique de la commande d'une servo-valve au moyen de deux chaînes de commande actives simultanément, selon l'invention. La servo-valve 1 comporte une seule partie hydraulique (non représentée), qui est le transmetteur de puissance, et une partie électromécanique qui comporte un moteur couple 2 associé à deux bobinages électriques 3,4 indépendants. L'un des bobinages électriques 3 est relié à une première chaîne de commande A, l'autre bobinage électrique 4 est relié à une deuxième chaîne de commande B non représentée, la chaîne B étant identique à la chaîne A. Dans l'état normal de fonctionnement, les deux chaînes de commande A et B fonctionnent simultanément et délivrent chacune un courant électrique d'alimentation de la servovalve 1. La chaîne A délivre un courant d'intensité I1 dans le bobinage électrique 3, la chaîne B délivre un courant d'intensité I2 dans le bobinage électrique 4. En réponse, le moteur couple 2 délivre un couple proportionnel à la somme des courants I1 + I2. La force délivrée par les actuateurs électromécaniques étant proportionnelle au courant de commande, pour obtenir une certaine force, il suffit que chacune des chaînes de commande A et B délivre, dans le bobinage électrique qui lui est connecté, un courant électrique d'intensité deux fois plus faible que si la commande était effectuée par une seule chaîne de commande. les deux chaînes communiquent en permanence entre elles par l'intermédiaire d'une liaison inter-chaînes au travers de laquelle circulent de multiples informations relatives notamment aux paramètres validés par chacune des chaînes et à l'état de fonctionnement de chaque chaîne. Dès qu'une panne intervient sur l'une des chaînes, la deuxième chaîne est immédiatement informée grâce à cette liaison inter-chaInes. Chacune des chaînes de commande A et B de la servo-valve 1 comporte un dispositif 11 d'acquisition, de traitement et de validation d'un ensemble de paramètres d'entrée e délivrés par un ensemble de capteurs non représentés. Les paramètres mesurés par les capteurs sont le régime du moteur ainsi que la pression et la température à différents niveaux du moteur. Chaque capteur est double et comporte deux sondes de mesure indépendantes connectées respectivement à la chaîne A et à la chaîne B. Les chaînes A et B reçoivent donc des valeurs des paramètres d'entrée provenant de sondes différentes. La validation des paramètres d'entrée est effectuée au moyen d'une analyse de vraisemblance permettant de détecter et d'évincer les valeurs aberrantes des paramètres d'entrée. L'analyse de vraisemblance peut par exemple être effectuée en comparant les valeurs mesurées à des valeurs limites mémorisées. En sortie du dispositif 11 d'acquisition, de traitement et de validation, chaque chaîne de commande A et B comporte un dispositif 12 de sélection des paramètres d'entrée validés par les deux chaînes de commande A et B. Ce dispositif 12 de sélection reçoit d'une part l'ensemble des valeurs des paramètres validées par la chaîne A et d'autre part l'ensemble des valeurs des paramètres validées par la chaîne B, puis effectue pour chaque paramètre, la comparaison des valeurs validées par les deux chaînes. Si les valeurs validées sont du même ordre de grandeur, le dispositif 12 de sélection effectue la valeur moyenne de ces valeurs ; dans le cas contraire, les valeurs mesurées sont évincées.De cette manière, les dispositifs 12 de sélection de chacune des chaines de commande A et B sélectionnent les mêmes valeurs des paramètres d'entrée, chaque valeur sélectionnée étant soit la moyenne, après validation, des valeurs mesurées par les deux sondes d'un même capteur, soit la valeur validée si une seule des deux valeurs est validée, soit aucune valeur si les deux valeurs mesurées sont évincées. En sortie du dispositif 12 de sélection des paramètres, chaque chaîne de commande A et B comporte en série, un dispositif 13 de calcul de la position que doit prendre la servo-valve 1 et d'élaboration d'une valeur de consigne pour la commande de cette servo-valve, et un dispositif 14 d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle actif en temps réel du courant de commande appliqué au bobinage électrique de la servo-valve 1 connecté à la chaîne de commande considérée. Pour chaque chaîne de commande A, respectivement B, le dispositif 14 d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle du courant comporte un réseau correcteur 15 qui, en fonction de la valeur de consigne de commande délivrée par le dispositif 13 et en fonction de l'état de fonctionnement des deux chaînes de commande A et B, choisit une valeur de gain en courant appropriée et délivre un signal CMD de commande numérique de courant à appliquer au bobinage électrique 3, respectivement 4, de la servo valve 1. Après conversion dans un convertisseur numérique analogique CNA 16, le signal de commande de courant est appliqué à un amplificateur de courant 17 alimenté par une tension V par l'intermédiaire d'un dispositif électronique de désactivation 18. L'amplificateur de courant 17 délivre un courant I1, respectivement I2, appliqué au bobinage électrique 3, respectivement 4, de la servo-valve 1. En sortie du bobinage électrique 3, respectivement 4, la valeur du courant I1, respectivement I2, est contrôlé par un dispositif de contrôle 19 comportant une résistance de mesure 20. Le dispositif de contrôle 19 mesure la tension Vt aux bornes de la résistance 20 et la transmet d'une part à l'amplificateur de courant 17 de manière à asservir cet amplificateur de courant, et d'autre part à un comparateur 21. La tension Vt mesurée et représentative de la valeur du courant I1, respectivement I2, est mise en forme et comparée par le comparateur 21 à la valeur du signal CMD de commande de courant délivrée par le réseau correcteur 15. En sortie du comparateur 21, le résultat de la comparaison est appliqué au réseau correcteur 15 qui vérifie que la valeur I1, respectivement I2, appliquée par ltamplificateur 17 au bobinage électrique 3, respectivement 4, de la servovalve 1 est conforme au signal de commande CND. Dans le cas où la valeur du courant I1, respectivement I2, n'est pas conforme au signal CMD de commande, le réseau correcteur 15 envoie au dispositif électronique 18 de désactivation, un signal de commande de désactivation de l'amplificateur de courant 17. Le dispositif électronique 18 de désactivation neutralise alors l'amplificateur de courant 17 en déconnectant la tension V d'alimentation. Le courant de commande I1, respectivement I2, correspondant devient nul. Simultanément à la désactivation de l'amplificateur de courant 17, le réseau correcteur 15 de la chaîne en panne signale par l'intermédiaire de la liaison inter-chaînes, au réseau correcteur de la deuxième chaîne que sa chaîne de commande est en panne. le réseau correcteur de la chaîne valide reconfigure alors son gain en courant et délivre une nouvelle valeur de commande en courant permettant de piloter la servovalve en alimentant un seul bobinage électrique. Dans ces conditions, le courant d'alimentation du bobinage électrique connecté à la chaîne valide devra être égal à la somme des courants I1 + I2 alimentant les deux bobinages électriques de la servo-valve lorsque les deux chaînes de commande sont actives simultanément. La figure 2 représente un schéma synoptique de la commande d'un électro-robinet au moyen de deux chaînes de commande actives simultanément, selon l'invention. Comme pour la servo-valve 1, l'électro-robinet 31 comporte une partie hydraulique et une partie électromécanique qui comporte un moteur force 32 associé à deux bobinages électriques 33,34 indépendants. L'un des bobinages électriques 33 est relié à une première chaîne de commande A, l'autre bobinage électrique 34 est relié à une deuxième chaîne de commande B, non représentée, identique à la chaîne A. Dans l'état normal de fonctionnement, les deux chaînes de commande fonctionnent simultanément et délivrent chacune un courant électrique d'alimentation de l'électro-robinet 31 permettant la commande conjointe de cet actuateur. Les chaînes A et B délivrent respectivement des courants I3 et I4 dans les bobinages électriques 33 et 34 de l'électro-robinet 31. En réponse, le moteur force 32 délivre une force proportionnelle à la somme des courants I3 + I4. Cette force est utilisée pour commuter la position de l'électro-robinet. Le principe de commande de l'électro-robinet 31 par les deux chaînes de commande A et B est similaire à celui d'une servovalve jusqu'à l'élaboration de la consigne de commande. Ainsi les deux chaînes A et B comportent un dispositif 41 d'acquisition, de traitement et de validation des paramètres d'entrée e, un dispositif 42 de sélection des valeurs des paramètres validées par les chaînes A et B, et un dispositif 43 de calcul et d'élaboration d'une valeur de consigne de position. La valeur de consigne de position est transmise à un dispositif 50 d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle actif en temps réel du courant de commande appliqué au bobinage électrique de l'électro-robinet connecté à la chaîne de commande considéré. Le dispositif 50 comporte un dispositif 44 de commande et de choix d'une valeur de gain qui compare la valeur de consigne à une tension de référence V réf, et qui, en fonction du résultat de la comparaison, choisit une valeur de gain en courant appropriée et délivre un signal CLD de commande numérique de courant à appliquer au bobinage électrique 33, respectivement 34, de l'électrorobinet 31. Le signal de commande est appliqué directement à un amplificateur de courant 45 qui délivre un courant I3, respectivement 14, appliqué au bobinage 33, respectivement 34, de l'électro-robinet 31. le circuit de commande de l'électro-robinet ne comporte pas de convertisseur numérique-analogique car un électro-robinet fonctionne comme un commutateur à deux positions ouvert ou fermé et sa commande ne nécessite pas l'élaboration d'une loi de commande de forme variable. En sortie du bobinage électrique 33, respectivement 34, le contrôle de la valeur du courant I3, respectivement I4, est effectué de la même façon que pour une servo-valve au moyen d'un dispositif de contrôle 46 comportant une résistance de mesure 47, la tension Vt mesurée étant d'une part utilisée pour asservir l'amplificateur de courant 45 et d'autre part comparée par un comparateur 48 au signal de commande CLD, le résultat de la comparaison étant transmis au dispositif 44 de commande et de choix d'une valeur de gain. En fonction du résultat de la comparaison, le dispositif 44 de commande décide si sa chaîne de commande est valide ou en panne, informe la deuxième chaîne de commande de son état de fonctionnement et en cas de mauvais fonctionnement envoie à un dispositif de désactivation 49 un ordre de désactivation de l'amplificateur de courant 45. Dans le cas où la chaîne de commande est en panne, le dispositif 44 de commande et de choix du gain de la chaîne valide reconfigure son gain en courant et délivre une nouvelle valeur de commande en courant permettant de piloter l'électro-robinet 31 en alimentant un seul bobinage électrique. Dans ces conditions, le courant d'alimentation du bobinage électrique connecté à la chaîne valide devra être égal à la somme des courants I3 + I4 alimentant les deux bobinages électriques de l'électro-robinet lorsque les deux chaînes de commande sont actives simultanément. Les figures 1 et 2 sont relatives à la commande d'un seul actuateur. Pour la commande de plusieurs actuateurs électromécaniques, le calculateur comporte sur chaque voie de calcul, autant de chaînes de commande que d'actuateurs à commander. En l'absence de panne, toutes les chaînes de commande des deux voies sont actives simultanément. Chaque actuateur est alors commandé conjointement par deux chaînes de commande comme l'indique la description en référence aux figures 1 et 2. En présence d'une panne dans l'une des chaînes de commande de l'un des actuateurs, seule cette chaîne de commande est déconnectée alors que la deuxième chaîne de commande est reconfigurée pour assurer seule la commande de l'actuateur concerné. La commande de tous les autres actuateurs continue d'être assurée simultanément par deux chaînes de mesure. L'architecture du calculateur selon l'invention permet une utilisation permanente de tout le potentiel de commande des deux voies, une meilleure reconfiguration en cas de panne dans l'un des circuits de commande d'un actuateur et un temps de reconfiguration réduit sans augmenter la complexité ni le court du calculateur. La possibilité de ne déconnecter que le seul circuit défaillant permet d'obtenir une meilleure fiabilité au niveau de la commande des actuateurs puisque seuls les cas très exceptionnels de double panne sur les deux chaînes de commande d'un même actuateur rendent la commande de cet actuateur impossible. En outre, la commande conjointe des actuateurs par deux chaînes de commande permet de multiplier par deux les forces appliquées sur les distributeurs des servo-valves ou des électro-robinets en cas de grippage ou de pollution de ces actuateurs. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit. Notamment, il est possible de prévoir un nombre de voies de calcul supérieur à deux pour assurer la commande des actuateurs. REVENDICATIONS 1. Calculateur numérique pleine autorité comportant au moins deux voies de calcul identiques destinées à commander au moins un actuateur électro-hydromécanique à partir d'informations provenant de différents capteurs, l'actuateur comportant une partie hydraulique unique et une partie électromécanique comportant au moins deux bobinages électriques indépendants, caractérisé en ce que pour chaque actuateur, les deux voies de calcul comportent chacune une chaîne de commande, les deux chaînes de commande étant destinées à être connectées respectivement aux deux bobinages électriques de l'actuateur, et en ce que dans un état normal de fonctionnement, les deux chaînes de commande sont configurées pour engendrer simultanément et respectivement deux courants électriques d'intensité déterminée par un choix d'une valeur de gain appropriée permettant la commande conjointe de l'actuateur par les deux chaînes de commande. 2. Calculateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que en cas de panne dans l'une des chaînes de commande d'un actuateur, seule cette chaîne de commande défaillante est déconnectée, la deuxième chaîne de commande de ce même actuateur étant reconfigurée instantanément par adaptation de son gain en courant pour commander seule l'actuateur. 3. Calculateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux chaînes de commande d'un même actuateur sont identiques et communiquent en permanence entre elles par l'intermédiaire d'une liaison inter-chaînes. 4. Calculateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque chaîne de commande d'un actuateur comporte en série des moyens (11, 12), (41, 42) d'acquisition, de traitement, de validation et de sélection de valeurs de paramètres d'entrée délivrés par les capteurs, des moyens (13,43) de calcul et d'élaboration d'une valeur de consigne de position de l'actuateur et des moyens (14,50) d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle actif en temps réel du courant de commande délivré. 5. Calculateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (14, 50) d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle actif en temps réel du courant de commande délivré comportent des moyens (15,44) de détermination d'une valeur de gain en courant et d'élaboration d'un signal de commande de courant, la valeur de gain en courant étant choisie en fonction de l'état de fonctionnement des deux chaînes de commande, des moyens de contrôle (19,46) du courant de commande délivré et des moyens de comparaison (21, 48) du courant délivré au signal de commande de courant, les moyens de comparaison (21, 48) ayant une sortie connectée aux moyens (15, 44) de détermination d'une valeur de gain en courant et d'élaboration d'un signal de commande de courant. 6. Calculateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (14, 50) d'élaboration d'une commande en courant et de contrôle actif du courant de commande délivré comportent en outre un amplificateur de courant (17, 45) destiné à délivrer un courant de commande de l'actuateur et un dispositif (18, 49) de désactivation de l'amplificateur de courant (17, 45), le dispositif de désactivation (18, 49) étant commandé par les moyens (15, 44) de détermination d'une valeur de gain en courant et d'élaboration d'un signal de commande de courant en fonction de la valeur de sortie des moyens de comparaison (21, 48). 7. Calculateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que un ordre de désactivation de l'amplificateur de courant (17, 45) est élaboré lorsque le courant délivré par cet amplificateur de courant n'est pas conforme au signal de commande de courant. 8. Calculateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que simultanément à la désactivation de l'amplificateur de courant (17, 45) de la chaîne défaillante, la chaîne défaillante informe la chaîne valide de son nouvel état désactivé, par l'intermédiaire de la liaison interchaînes.