Brevet FR2838532A1 — publié le 20031017

\WIRSCH6\13REVETS\Brevets\2100021070.doc - 14 avril 2003 - 24/25 SYSTEME ET PROCEDE DE CONTROLE DE PLUSIEURS ACTIONNEURS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système et un procédé de contrôle de plusieurs actionneurs, notamment dans le cas o au moins un paramètre lié à au moins un premier actionneur doit être pris en compte avant de commander le changement d'état d'au moins un second actionneur. Le système et le procédé de l' invention sont utilisables notamment dans le domaine aéronautique. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans le domaine aéronautique, notamment dans le cas d'un dispositif de génération électrique d'acronef, Il existe plusieurs solutions connues pour piloter les contacteurs: une solution consiste à utiliser une logique à relais. Une variante plus perfectionnée de cette solution consiste à utiliser un cTrcuit logique programmable intogrant l 'ensemble des fonctions logiques nécessaires, permettant, notamment, de tenir compte de contraintes liées à l'état de certains contacteurs. Mais cette solution présente de nombreux inconvénients: - cette solution, lorsquelle met en _uvre une logique de commande des actionneurs, nocessite, pour l'amélioration de la sûreté de fonctionnement, une redondance des commandes de ces actionneurs qui est SP 20791.69 DB compliquée à réaliser et donc difficilement envisageable; - une telle solution n'est pas évolutive: lorsque l'on souhaite aj outer un nouvel actionneur, il convient, dans le cas de l'utilisation d'une logique à relais, d' aj outer des relais et d' effectuer les modifications de câblage en conséquence, ou, dans le cas de l'utilisation d'un circuit logique programmable, de remplacer le dispositif de commande par un autre dispositif de commande comportant les entrées et les sorties nécessaires à la commande de ce nouvel actionneur; - cette solution, dans certains cas par exemple en cas de maintenance, ne permet pas une mesure et une transmission dinformations relatives au fonctionnement des actionneurs considérés, ar exemple des informations relatives aux tensions, courants, températures,... Il est donc nocessaire d'en disposer par ailleurs. Pour mesurer et transmettre de telles informations, on pourrait utiliser des capteurs appropriés aux grandeurs à mesurer et un bus de communications. Mais la mise en oeuvre de tels moyens additionnels peut être rédhibitoire lorsque des critères d'encombrement et de poids doivent être respectés, par exemple dans le domaine aéronautique. D'autant plus que, dans ce domaine, les bus fréquemment utilisés, par exemple le bus ARINC 429, peuvent nocessiter un nombre important de liaisons physiques, notamment lorsque lesdites informations doivent être transmises à plusieurs calculateurs dans le cas d'un système redondant. SP 20791.69 Ds L' invention a pour objectif de pallier ces inconvénients en proposant un système et un procédé de contrôle de ces actionneurs, ce système étant structuré de façon redondante afin de présenter un niveau élevé de sûreté de fonctionnement, et contrôlé par plusieurs calculateurs. EXPOSÉ DE L' INVENTION La présente invention concerne un système de contrôle de plusieurs actionneurs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux calaulateurs et au moins deux modules de contrôle d' au moins un actionneur, en ce que chaque calaulateur est relié à au moins un de ces modules de contrôle au moyen d'au moins un premier bus de communication, et en ce que chaque module de contrôle est apte à piloter au moins un actionneur au moyen d'au moins une première liaison et est apte à recevoir des informations concernant cet au moins un actionneur au moyen d'au moins une seconde liaison. Avantageusement, les calaulateurs sont reliés entre eux par au moins un second bus de communication. La présente invention concerne également un procédé de contrôle de plusieurs actionneurs, caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux modules de contrôle d'au moins un actionneur qui prennent des décisions afférentes au pilotage de ces actionneurs en fonction d'informations reques de plusieurs calculateurs. Avantageusement, les calaulateurs travaillent de façon indépendante et asynchrone. SP 20791.69 DB Avantageusement, chaque calculateur dispose d'informations provenant des modules de contrôle auxquels il est relié, calaule des consignes en fonction de ces informations et envoie celles-ci auxdits modules de contrôle. Dans un premier exemple de réal i s at ion avantageux, le système de l' invention est utilisé pour effectuer le pilotage du système de génération électrique d'un aéronef. Dans un second exemple de réalisation avantageux, le système de l' invention est utilisé pour effectuer le pilotage des volets d'un aéronef. Le système de l' invention permet de résoudre de nombreux problèmes existant dans les systèmes de l'art connu, en présentant les avantages suivants: - Il a un haut niveau de sûreté de fonctionnement et de roLustesse du fait de la redondance des calculateurs ainsi que des liaisons entre ces calculateurs et les modules de contrôle des actionneurs et du fait que, dans le mode préféré de réalisation de l'invention, chaque calaulateur met ses informations à la disposition des autres calculateurs. - I1 permet, à la fois, de piloter des actionneurs et de récupérer des informations lices à ces derniers (état, mesures, etc...). De façon avantageuse, ces informations peuvent ainsi être exploitées pour la maintenance. - Il présente une grande souplesse d'évolution: lorsqu'un nouvel actionneur doit être commandé, il suffit d'aj outer un module de contrôle de SP 20791.69 DB cet actionneur, de relier ce module de contrôle aux calculateurs appropriés au moyen des bus de communication et d' adapter la programmation desdits calaulateurs afin qu'ils prennent en charge la commande de cet actionneur. Le système de l' invention peut également être utilisé chaque fois qu'une pluralité d'actionneurs doivent être pilotés par un système intelligent et qu'il est nocessaire d'avoir une sûreté de fonctionnement et une disponibilité élevoes, par exemple: automobile, machines-outils, etc. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre un mode de réalisation du système de contrôle de l' invention. Les figures 2 et 3 illustrent un exemple de réalisation du système de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Comme illustré sur la figure 1, le système de l' invention comprend au moins deux modules de contrôle C1, C2,..., Cn d'au moins un actionneur A11, Alp; A21,..., A2q,..., Anl,..., Anr et au moins deux calculateurs L1, ... Lk. Chaque calculateur est relié à au moins un des modules de contrôle par un premier bus de communication 11, 12 ou 13. Ces calculateurs L1, L2,..., Lk peuvent, avantageusement, être reliés entre eux par au moins un second bus de communication 10. Chaque module de communication Ci (1 SP 20791.69 DB actionneur en pilotant l'état dudit actionneur au moyen d'au moins une première liaison 15. Ledit module de contrôle peut recevoir des informations dudit actionneur, ou d'au moins un capteur associé à ce dernier, au moyen d'au moins une seconde liaison 16. Ce peut être par exemple des informations concernant l'état du contacteur (contact sec), la mesure de tension aux bornes dudit contacteur, la mesure de courant traversant celui-ci, la température,... Chaque module de contrôle Ci comporte au moins une unité de traitement d'informations, par exemple un calculateur ou un microcontrôleur, apte à piloter le (ou les) actionneur(s) correspondant(s) au moyen de la (ou des) première(s) liaison(s) 15 en fonction de consignes reques d'au moins un calaulateur L1,..., Lk et, d'autre part, à fournir à au moins un calculateur, au moyen d'un bus de communication 11, 12, ou 13, des informations sur ce (ou ces) actionneur(s) correspondant(s) recues au moyen de la (ou des) seconde(s) liaison(s) 16. L'unité de traitement de chaque module de contrôle décide des actions de pilotage du (ou des) actionneur(s) correspondant(s) en fonction notamment des informations recues des calaulateurs en tenant compte de la cohérence de ces informations, de l' absence ou non de dialogue, de l'existence d'erreurs de communication avec un ou plusieurs calaulateurs. Les modules de contrôle Ci ne sont pas nécessairement reliés à tous les calculateurs. Ainsi, sur la figure le module de contrôle C2 n'est pas relié au calculateur L2. Le nombre de calaulateurs L1, L2... SP 20791.69 DB Lk, auxquels est relié un module de contrôle, est généralement choisi en fonction du niveau de sûreté de fonctionnement souhaité pour ce module de contrôle: plus ce nombre est grand plus ce niveau de sûreté est élevé. Il est. ainsi, possible de relier un ou plusieurs modules de contrôle, pilotant des actionneurs dont l'état n'est pas critique pour l'ensemble du système, à un seul calculateur. Le fait que chaque module de contrôle soit relié à plusieurs calculateurs par des bus de communication 11, 12, 13 permet d'obtenir un fort niveau de sûreté de fonctionnement du système de l 'invention, du fait de la redondance d'une part des calaulateurs auquel est relié le module de contrôle et d'autre part des liaisons assurées par ces bus 11, 12, 13. Avantageusement, les caleulateurs L1, L2,..., Lk travaillent de façon indépendante et asynchrone. Chacun d'eux dispose d'informations provenant des modules de contrôle auxquels il est relié par l'un des bus 11, 12, ou 13. En fonction de l'ensemble des informations dont il dispose, il calcule des consignes qu'il envoie à ces différents modules de contrôle. Contrairement à certains systèmes connus, le système de l' invention ne dispose pas d'une entité de surveillance des calculateurs pour décider, à un instant donné, de valider un ou plusieurs calculateurs. Contrairement aux systèmes de l'art connu, les décisions afférentes au pilotage des actionneurs sont prises par l'unité de traitement de chaque module SP 20791.69 DB de contrôle en fonction des informations reques par celui-ci en provenance des différents calculateurs. Lesdites décisions peuvent, par exemple, être prises par un système de vote intégré dans ladite unité de traitement. Une telle caractéristique est très avantageuse car, en déportant ainsi la décision en fin . . de chaîne de traitement de l' information, on bénéficie d'une grande modularité du système, et on assure la sûreté de fonctionnement tant en ce qui concerne la défaillance éventuelle d'un calculateur qu'en ce qui concerne la défaillance d'une ou plusieurs liaisons entre calculateurs et modules de contrôle. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, tel qu'illustré sur la figure, chacun des calculateurs L1, L2..., Lk est relié au bus de communication 10 au moyen d'une liaison 18. Au moyen de ce bus, chaque calculateur met les informations, qu'il a reauoillies auprès des modules de contrôle auxquels il est relié par l'un des bus 11, 12 ou 13 à la disposition des autres calculateurs. Un tel mode de fonctionnement présente de nombreux avantages, et notamment: - un caleulateur peut disposer des informations provenant de l'ensemble des actionneurs, même si des liaisons entre ce calaulateur et des modules de contrôle d'actionneurs sont interrompues. Ce calculateur peut ainsi continuer à calculer les consignes correspondant aux différents actionneurs et à envoyer sur son bus de communication 11, 12, ou 13 les consignes afférentes aux actionneurs pilotés par des SP 20791.69 DB modules de contrôle dont la liaison avec ledit calculateur n'est pas interrompue; - l'indépendance des différents calculateurs L1, L2,..., Lk permet d'éviter tout risque de défaillance due à un défaut de synchronisation entre lesdits calculateurs. Dans un mode de réalisation avantageux, les bus 11, 12 et 13 peuvent être, par exemple, des bus communication de type CAN ("Control Area Network") ou similaire. Les figures 2 et 3 illustrent un exemple de réalisation du système de l' invention. La figure 2 représente la distribution de la puissance électrique utilisant des circuits de deux contacteurs, et la figure 3 représente la connexion desdits cTrcuits aux calculateurs de commande au moyen de réscaux de communication (en utilisant par exemple des bus CAN). Plus précisément, la figure 2 illustre la communication primaire AC d'un démonstrateur, réalisée dans un "c_ur électrique'' 20 avec des sources/générateurs électriques S1 à Sn, des circuits AC primaires 21 de deux contacteurs (K1, K'1) à (Kn, K'n) comprenant les commandes de ces contacteurs référencées C1... Cn, et des lignes de distribution électriques LE1 à LEm, avec par exemple m=4, les lignes de courant étant référencoes 22. La figure 3 illustre le contrôle/communication de la distribution primaire AC, avec les modules de contrôle C1... Cn, illustrés sur les figures 1 et 2, reliés chacun à des réseaux de communication 11, 12, 13, comme sur la figure 1, SP 20791.69 DB auxquels sont reliés des calculateurs L1, L2... Lk reliés entre eux par un réseau inter-calculateur 10. On va considérer, à présent, deux exemples de réalisation avantageux concernant le domaine aéronautique. Dans un premier exemple, le système de l' invention est utilisé pour effectuer le pilotage du système de génération électrique d'un acronef. Dans ce cas les actionneurs peuvent être des contacteurs électriques. Les informations acquises par les modules de contrôle correspondent alors à l'état desdits contacteurs, à des mesures de tensions, de courants, etc... Le système de l 'invention est particulièrement b en adapté à une telle application car certains contacteurs doivent être pilotés en tenant compte de l'état des autres contacteurs, tout en respectant l'enchaînement séquentiel de différents états desdits contacteurs. Dans un second exemple, le système de l 'invention est utilisé pour effectuer le pilotage de volets d'un acronef, qui sont généralement actionnés par un ensemble de vérins. Les différents vérins actionnant un même volet doivent être pilotés de façon cobérente entre eux. De plus, les positions respectives des différents volets doivent être commandées de façon synchronisce afin de respecter des conditions relatives à l'aérodynamique dudit aéronef. Dans cet exemple, les actionneurs sont donc, notamment, lesdits vérins, certaines des mesures d'informations correspondant alors à la position de ceux-ci. Le système de SP 20791.69 DB l' invention s'avère particulièrement bien adapté à la commande de Lets valets. SP 20791.69 DB REVENDICATIONS 1. Système de contrôle de plusieurs actionneurs (A11,..., Anr), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux calaulateurs (L1, L2,..., Lk) et au moins deux modules de contrôle (C1, C2,..., Cn) d'au moins un actionneur, en ce que chaque calculateur est relié à au moins un de ces modules de contrôle au moyen d'au moins un premier bus de communication (11, 12,13), et en ce que chaque module de contrôle est apte à piloter au moins un actionneur au moyen d'au moins une première liaison (15) et est apte à recevoir des informations concernant cet au moins un actionneur au moyen d'au moins une seconde liaison (16). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les caleulateurs (L1, L2, ..., Lk) sont reliés entre eux par au moins un second bus de communication (10). 3. Procédé de contrôle de plusieurs actionneurs (A11,. .., Anr), caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux modules de contrôle d'au moins un actionneur qui prennent des décisions afférentes au pilotage de ces actionneurs en fonction d'informations reaues de plusieurs calculateurs. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les calculateurs travaillent de facon indépendante et asynchrone. SP 20791.69 DB 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel chaque calaulateur dispose des informations provenant des modules de contrôle auxquels il est relié, calcule des consignes en fonction de ces informations, et envoie celles-ci auxdits modules de contrôle. 6. Utilisation du système, selon la revendication 1, pour effectuer le pilotage du système de génération électrique d'un aéronef. 7. Utilisation du système, selon la revendication 1, pour effectuer le pilotage des volets d'un aéronef.