Brevet FR3035469A1 — publié le 20161028

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne une vanne et un procédé de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont à un conduit aval, avec un actionneur apte à être alimenté par du fluide provenant du conduit amont, de telle manière qu'un fluide dont l'écoulement est régulé par un organe mobile déplacé par cet actionneur serve en même temps en tant que source d'énergie pour son actionnement. On connaît, dans l'état de la technique, des vannes de régulation d'écoulement de gaz à actionnement pneumatique avec un actionneur alimenté par une dérivation du gaz dont la vanne régule l'écoulement. Toutefois ces vannes connues présentent l'inconvénient de nécessiter une pression amont stable, puisque des fluctuations dans la pression amont peuvent résulter en une instabilité dans leur fonctionnement. Une régulation avec une simple boucle de retour prenant en compte cette pression amont ne suffit pas nécessairement à résoudre ce problème, puisque la pression interne de l'actionneur peut ne pas correspondre de manière linéaire à la pression en amont. Toutefois, la mesure directe de cette pression interne dans l'actionneur n'est pas toujours possible, l'encombrement d'un capteur de pression pouvant notamment être incompatible avec une miniaturisation souhaitée de l'actionneur. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. En particulier, cette description vise à proposer une vanne de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont à un conduit aval qui permette d'utiliser la pression du fluide dans le conduit amont pour son propre actionnement, tout en assurant la stabilité du fonctionnement de la vanne même lors de fluctuations de cette pression amont, et ceci avec un encombrement restreint. Dans au moins un mode de réalisation, ce but est atteint grâce au 35 fait que la vanne comprend un passage apte à communiquer le conduit amont au conduit aval, un organe mobile disposé de manière à faire varier 3035469 2 une section d'écoulement dudit passage en se déplaçant, un actionneur avec une chambre interne en communication avec un conduit d'échappement et un conduit d'admission apte à être relié au conduit amont, disposé de manière à déplacer ledit organe mobile en fonction 5 d'une pression dans ladite chambre interne, et au moins une valve installée sur ledit conduit d'admission ou ledit conduit d'échappement, comprend aussi un capteur de pression amont, apte à être installé sur le conduit amont, un capteur de position du corps de vanne, et une unité de commande, connectée au moins auxdits capteurs de pression amont et de 10 position du corps de vanne, ainsi qu'à l'au moins une valve installée sur au moins l'un desdits conduits d'admission et d'échappement, cette unité de commande incorporant au moins un observateur d'état apte à estimer au moins une pression régnant dans ladite chambre interne à partir de mesures de position de l'organe mobile et de pression amont, et d'une 15 valeur d'ouverture de chaque valve installée sur le conduit d'admission ou le conduit d'échappement. On entend par « observateur d'état », une extension d'un modèle mathématique d'un système dynamique, représenté sous forme de 20 représentation d'état, qui permet de reconstruire l'état du système dynamique à partir de ce modèle et des mesures d'autres grandeurs lorsque cet état n'est pas directement mesurable. Grâce à son incorporation dans l'unité de commande, celle-ci peut estimer au moins la pression dans la chambre interne de l'actionneur et la prendre en compte 25 dans la commande de chaque valve d'admission et/ou d'échappement, de manière à éviter une instabilité dans le fonctionnement de la vanne même en cas de fluctuations sensibles de la pression amont. L'observateur d'état peut notamment être un observateur d'état par 30 algorithme de filtrage de Kalrnan sans odeur, ce qui permet de répondre de manière particulièrement efficace au caractère non-linéaire du système dynamique formé par la vanne. Toutefois, d'autres types d'observateurs d'état sont également envisageables, notamment d'autres observateurs d'état non-linéaires. 3035469 3 Afin de mieux contrôler l'actionnement de l'organe mobile, la vanne peut comprendre une valve d'admission installée sur ledit conduit d'admission et une valve d'échappement installée sur ledit conduit d'échappement, pour mieux contrôler la pression interne dans la chambre 5 interne et donc l'actionnement de l'organe mobile. Toutefois, il est également envisageable d'installer uniquement une valve d'admission sur le conduit d'admission, ou une valve d'échappement sur le conduit d'échappement, afin de simplifier la vanne et sa commande. 10 Afin de faciliter sa commande, l'au moins une valve installée sur le circuit d'admission et/ou d'échappement peut être à commande électrique, par exemple à actionnement piézoélectrique. L'actionneur peut notamment comprendre un organe élastique pour 15 opposer une force de rappel élastique à la pression dans la chambre interne, par exemple des parois élastiques entourant la chambre interne et formant un soufflet. 20 La présente description concerne également un procédé de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont à un conduit aval avec la vanne susmentionnée. Dans ce procédé, on obtient une mesure de position de l'organe mobile à travers le capteur de position, une mesure de pression dans le conduit amont à travers le capteur de pression, ainsi 25 qu'une valeur d'ouverture de chaque valve installée sur le conduit d'admission ou le conduit d'échappement de l'actionneur, et une consigne de force de l'actionneur, on estime, à travers l'observateur d'état, au moins une pression régnant dans la chambre interne, à partir desdites mesures de position de l'organe mobile et de pression amont 30 d'alimentation et de ladite valeur d'ouverture de chaque valve, on calcule, à partir de la pression estimée dans la chambre interne, une force estimée être exercée par l'actionneur, et ensuite une erreur de force qui est une différence entre la force estimée être exercée par l'actionneur et la consigne de force de l'actionneur, et on obtient, à partir de l'erreur de 35 force, une commande pour chaque valve installée sur le conduit d'admission ou le conduit d'échappement de l'actionneur. Ainsi, 3035469 4 l'observateur d'état permet d'effectuer au moins une boucle de retour de force permettant d'éviter des instabilités dans le fonctionnement du système dynamique formé par la vanne. 5 Ladite valeur d'ouverture de chaque valve peut résulter de la commande pour cette valve ou être mesurée par un capteur approprié. Afin de fournir aussi un retour de position en amont du retour de force, pour ainsi renforcer la stabilité dynamique du fonctionnement de la 10 vanne, ce procédé de régulation peut comprendre en outre l'obtention d'une consigne de position de l'organe mobile, et le calcul d'une erreur de position de l'organe mobile, la consigne de force de l'actionneur étant obtenue à partir de l'erreur de position de l'organe mobile, obtenue par exemple en fonction de ladite erreur de position par un régulateur 15 proportionnel intégral avec anti-emballement de l'intégrale. L'erreur de position de l'organe mobile peut par exemple être calculée comme une différence entre une position estimée de l'organe mobile, estimée par exemple par l'observateur d'état, et la consigne de position. L'utilisation de la position estimée permet notamment de gommer, dans ce retour de 20 position, le bruit de mesure du capteur de position. Toutefois, il est également envisageable d'utiliser la position de l'organe mobile, telle que mesurée à travers le capteur de position, plutôt que cette position estimée. En outre, ce retour de position peut être effectué avec une fréquence moins élevée que le retour de force. 25 La commande pour chaque valve peut en particulier être obtenue en fonction d'une consigne de masse de gaz dans la chambre interne qui soit calculée sur base de l'erreur de force. Plus spécifiquement, cette consigne de masse peut être calculée en fonction d'une consigne de pression dans 30 ladite chambre interne qui est obtenue à partir de l'erreur de force à travers, par exemple, un régulateur proportionnel intégral, la consigne de masse pouvant alors être calculée par application de l'équation des gaz idéaux à ladite consigne de pression, avec un volume de la chambre interne, estimé par exemple à travers l'observateur d'état, et une 35 température du gaz, par exemple une température mesurée du gaz dans le conduit amont. 3035469 5 Afin de fournir aussi un retour de masse en aval du retour de force, pour ainsi renforcer encore plus la stabilité dynamique du fonctionnement de la vanne, ladite consigne de masse peut être comparée à une masse 5 estimée de gaz dans la chambre interne, estimée par exemple à travers l'observateur d'état, pour calculer une erreur de masse qui soit une différence entre la consigne de masse et la masse estimée. Afin d'obtenir la commande pour chaque valve, une consigne de 10 différence entre débit d'admission et débit d'échappement peut être obtenue à travers, par exemple, un régulateur proportionnel, à partir de l'erreur de masse, et la commande de chaque valve installée sur au moins l'un desdits conduits d'admission et d'échappement être calculée suivant l'inverse d'une fonction non-linéaire déterminant la différence entre débit 15 d'admission et débit d'échappement à partir d'une valeur d'ouverture de chaque valve installée sur le conduit d'admission et/ou le conduit d'échappement de l'actionneur. L'unité de commande de cette vanne peut notamment prendre la 20 forme d'un régulateur numérique programmable. En conséquence, la présente description concerne également un support informatique comprenant un ensemble d'instructions aptes à être exécutées par un régulateur numérique programmable pour mettre en oeuvre le procédé de régulation susmentionné. Dans le présent contexte, on entend par 25 « support informatique » tout dispositif de stockage de données pouvant être lu par un système informatique, et notamment par un processeur d'un tel régulateur électronique programmable. Un tel support informatique peut notamment être un dispositif de stockage magnétique de données, tel qu'un disque ou bande magnétique, un dispositif de 30 stockage optique de données, tel qu'un disque optique, ou un dispositif de stockage électronique de données, tel qu'une mémoire électronique volatile ou non-volatile. La présente description concerne donc aussi cet ensemble d'instructions en tant que programme informatique et produit logiciel. 35 3035469 6 Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de plusieurs modes de 5 réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement une vanne à actionnement pneumatique suivant un premier mode de réalisation ; - les figures 2A à 2D illustre schématiquement les étapes d'un 10 algorithme de filtrage de Kalman sans odeur ; - la figure 3 illustre schématiquement une vanne à actionnement pneumatique suivant un deuxième mode de réalisation ; et - la figure 4 illustre schématiquement une vanne à actionnement pneumatique suivant un troisième mode de réalisation. 15 Description détaillée de l'invention La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'une vanne 1 de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont 2 à un conduit aval 20 3. Cette vanne 1 comprend un passage 4 reliant le conduit amont 2 au conduit aval 3, et un organe mobile 5 disposé de manière à faire varier une section d'écoulement de gaz à travers le passage 4 en se déplaçant. Dans le mode de réalisation illustré, le passage 4 est formé par un orifice circulaire et l'organe mobile 5 présente une pointe conique 5a insérée 25 dans cet orifice circulaire de manière à faire varier sa section d'écoulement proportionnellement à un déplacement axial de l'organe mobile 5 suivant un axe Z perpendiculaire à cette section d'écoulement. Toutefois, d'autres modes de réalisation sont envisageables, avec des formes différentes du passage et/ou de l'organe mobile, ainsi qu'un déplacement différent de 30 l'organe mobile 5 pour faire varier la section d'écoulement du gaz à travers le passage 4. La vanne 1 est à actionnement pneumatique. Elle comprend donc aussi un actionneur 6 apte à déplacer l'organe mobile en fonction d'une 35 pression de gaz dans une chambre interne 7 de cet actionneur 6. Dans le mode de réalisation illustré, cet actionneur 6 comprend des parois 303 546 9 7 élastiques 6a formant un soufflet autour de la chambre interne 7 et exerçant une force élastique de rappel de l'actionneur 6. Néanmoins, dans d'autres modes de réalisation, l'actionneur 6 peut prendre des formes alternatives, avec ou sans moyens de rappel élastique. 5 Un conduit d'admission 8 relie la chambre interne 7 de l'actionneur 6 au conduit amont 2. Ainsi, l'actionneur 6 peut être énergisé par la pression amont Pa du gaz même dont on régule l'écoulement. Un conduit d'échappement 9, connecté également à la chambre interne 7 de 10 l'actionneur 6, permet l'échappement de gaz de cette chambre interne 7 pour y réduire la pression interne pi. Afin de réguler l'admission et l'échappement de gaz dans et depuis la chambre interne 7, la vanne 1 comprend aussi des valves 10,11 de, 15 respectivement, admission et échappement, installées sur, respectivement le conduit d'admission 8 et le conduit d'échappement 9. Dans le mode de réalisation illustré, ces valves 10,11 peuvent notamment être des électrovalves à actionnennent piézoélectrique comprenant chacune un actionneur piézoélectrique et une bille disposée de manière à être 20 déplacée par cet actionneur piézoélectrique pour faire varier une section d'écoulement du conduit correspondant. Toutefois, d'autres types de valves, en particulier à commande électrique, sont alternativement envisageables. 25 La vanne 1 comprend également un capteur 12 de pression amont, un capteur 13 de température amont, et un capteur 14 de position de l'organe mobile 5. Les capteurs 12, 13 de pression et température amont sont disposés sur le conduit amont 2 de manière à obtenir des mesures de, respectivement, une pression Pa et une température Ta du gaz dans le 30 conduit amont 5, et le capteur 14 de position de l'organe mobile 5 est disposé de manière à obtenir une mesure de la position z de l'organe mobile 5. En outre, la vanne 1 comprend une unité de commande 15 prenant 35 ici la forme d'un régulateur numérique. Cette unité de commande 15 est connectée aux capteurs 12, 13 et 14 à travers d'entrées 16,17,18 303 546 9 8 correspondantes pour recevoir des signaux correspondant, respectivement, aux mesures de pression amont Pa, température amont Ta, et position z de l'organe mobile 5. Elle est également connectée aux valves 10,11 à travers une sortie 19 pour leur transmettre un signal ac 5 [alpha_c] de régulation par domaine partagé et à travers deux entrées 20, 21 pour recevoir des signaux respectifs da, de correspondant à des valeurs d'ouverture de, respectivement, la valve d'admission 10 et la valve d'échappement 11. Un circuit séparateur 22 est interposé entre la sortie 19 de l'unité de commande 15 et les valves 10, 11 et est configuré pour 10 convertir le signal de régulation par domaine partagé ac [alpha_c] en des signaux ua, ue de commande de, respectivement, la valve d'admission 10 et la valve d'échappement 11, transmises à celles-ci à travers des sorties 23, 24 correspondantes du circuit séparateur 10. Dans le mode de réalisation illustré, cette conversion suit les équations suivantes : 15 Ua = ac kumax Ue = (1 - ac) kumax dans lequel kumax est un coefficient correspondant à une valeur maximale des signaux de commande ua, ue. 20 Dans le mode de réalisation illustré, les entrées 20,21 de l'unité de commande 15 sont en fait connectées aux sorties 23, 24 respectives du circuit séparateur 22 à travers de régulateurs proportionnels 41, 41' avec chacun un gain kp approprié pour convertir en signaux représentant les valeurs d'ouverture da, de des valves 10, 11 les signaux de commande 25 respectifs ua, ue. Toutefois, il est également envisageable d'incorporer des capteurs de position dans les valves 10, 11, de manière à ce que les valeurs d'ouverture da, de soient des valeurs mesurées, plutôt que des valeurs commandées. Finalement, l'unité de commande 15 comprend une entrée 25 pour recevoir une consigne de position zc de l'organe mobile 5. 30 L'unité de commande 15 comprend un régulateur différentiel 26 générant, à partir du signal correspondant à la mesure de position z de l'organe mobile 5, un signal correspondant à une mesure de vitesse de l'organe mobile 5. L'unité de commande 15 comprend aussi un 3035469 9 observateur d'état 27, configuré pour estimer un état du système dynamique formé par la vanne 1, cet état estimé comprenant notamment une pression interne estimée 13; du gaz dans la chambre interne 7 de l'actionneur et une position estimée 2 de l'organe mobile 5, à partir des 5 mesures de position z, et de vitesse ± de l'organe mobile 5, de la mesure de pression amont Pa, et des valeurs d'ouverture da, de de, respectivement, les valves d'admission 10 et d'échappement 11. Cet observateur d'état 27 est à filtre de Kalman « sans odeur » ou UKF (pour son acronyme anglais, « Unscented Kalman Filter »). Cet algorithme de 10 filtrage, décrit dans « The Unscented Kalman Filter for Nonlinear Estimation », Proceedings of Symposium 2000 on Adaptive Systems for Signal Processing, Communication and Control (AS-SPCC), IEEE, Lake Louise, Alberta, Canada, Oct, 2000, peut être utilisé non seulement pour filtrer le bruit de signaux, mais même de manière prédictive pour prévoir 15 l'évolution à court terme d'un système dynamique non-linéaire comme la vanne 1. Dans un tel système dynamique, on peut assumer qu'il existe une séquence de Markov d'états latents xt évoluant dans le temps suivant une 20 fonction de dynamique modèle F. Ces états latents sont observés indirectement par les capteurs indiquant des états mesurés yt à travers une fonction de mesure G. Ainsi, xt et yt peuvent être exprimés suivant les formules : 25 Les valeurs E [epsilon] et y [nu] représentent, respectivement, le bruit inhérent au système et le bruit de mesure, et suivent toutes les deux des distributions gaussiennes. 30 L'objet d'un algorithme de filtrage est celui d'inférer l'état du système dynamique à travers les valeurs bruitées mesurées par les capteurs. Un filtre de Kalman offre une inférence rapide et précise pour les systèmes linéaires. Il n'est toutefois pas directement applicable aux systèmes non- 35 linéaires, dans lesquels le présent cas d'application pourrait 3035469 10 potentiellement être classé. Parmi différentes alternatives pour adapter l'algorithme de filtrage de Kalman aux systèmes non-linéaires, on connaît notamment le filtre de Kalman « sans odeur ». Cet algorithme propage plusieurs estimations de l'état latent x,, à travers les fonctions F et G et 5 reconstruit une distribution gaussienne comme si les valeurs propagées provenaient d'un système linéaire. Les positions des estimations de l'état latent xr, sont nommées « points sigma », et sont calculées à partir d'une moyenne et une variance initiales avec un schéma d'approximation appelé transformation non-parfumée. 10 Sur la figure 2A, une première étape est illustrée dans laquelle les points sigma initiaux Xo°, X01, X02, X03, X04 sont calculés, par une telle transformation non-parfumée, à partir d'une moyenne Ao et une variance Vo considérant pour l'état latent xo à partir d'un ensemble de mesures yo 15 correspondant à un échantillonnage initial n=0. Dans l'étape suivante de prédiction, illustrée sur la figure 2B, des positions estimées X'0°, X'0/, X'02, X/03, X'04 des points sigma correspondant à l'échantillonnage suivant (n=1) sont prédites en appliquant, aux points sigma initiaux Xo°, AO: AO: X04, l'étape de prédiction de l'algorithme de filtrage de Kalman. Dans 20 l'étape suivante de mise à jour, illustrée sur la figure 2C, les points sigma Al f0 suivant (n=1). Les différences entre les positions X'0°, X'01, x,03, dr04 prédites sur base des points sigma initiaux X0°, Xo1, X02, X03, X04 et celles X/°, X/2, X?, Xi4 effectivement calculées sur base du nouvel 25 échantillonnage permettent d'obtenir de l'information sur la fonction F d'évolution de l'état latent xn dans le temps. Dans l'étape suivante, illustrée sur la figure 2D, une nouvelle moyenne A1 et une nouvelle variance V1 sont calculées sur la base des nouveaux points sigma xiOf vi X/2, X?, X,4. Cet algorithme est récursif, et chaque étape à partir de celle 30 de prédiction va être répétée à chaque nouvel échantillonnage. Dans le cas présent, on adopte, pour la fonction de dynamique modèle F, le système d'équations suivant : 1 Z Zn-1)1 Zn = 2m [Pin_i - Si - pan_i - Sc 2 o Ko rex + Zn-1 At2 Xi2, X13, X14 effectifs sont calculés à partir de cet échantillonnage 3035469 11 Zmax = [pin_i - Si - pan_i - Sc + Ka ( 2 zo - zii_i)1 At + in_i MP Pi n y [R - Ta - ko, - de - - Sim = - c.., n_1 r (da Pa - Pi ) Pi L irimoi - -* n-1 n-1 n-1 n-1 n-1 At + pin_i dans lequel mp représente la masse mobile de l'actionneur pneumatique 6 et de l'organe mobile 5, Si représente la surface d'actionnement par la pression interne pi dans la chambre 7 de l'actionneur pneumatique 6, Sc la 5 surface de la section d'écoulement dans le passage 4, Ka un coefficient associé à l'actionneur 6, zmax l'amplitude de la course maximale de l'actionneur 6, z0 la longueur de la chambre interne 7 dans la position neutre de l'actionneur 6, y (gamma) le quotient entre la capacité thermique du gaz à pression constante et sa capacité thermique à volume 10 constant, R la constante universelle des gaz parfaits, Mm., la masse molaire du gaz, ka, un coefficient caractéristique commun aux valves d'admission 10 et d'échappement 11, qui sont ici considérées identiques, C* la vitesse caractéristique du gaz, Shi la section transversale moyenne de la chambre interne 7 de l'actionneur 6 (laquelle, dans un actionneur à 15 soufflet, peut être inférieure à la surface d'actionnement Si), et At l'intervalle temporel entre échantillonnages successifs. Ainsi, ces équations permettent de fournir des valeurs prévues de la position z et de la vitesse de l'organe mobile 5, ainsi que de la pression interne pi pour l'échantillonnage n à partir de valeurs de la position z et la vitesse ± de 20 l'organe mobile 5, la pression interne pi, la pression amont Pa, la température amont Ta et des valeurs d'ouverture da et d, des valves d'admission 10 et d'échappement 11 pour l'échantillonnage précédent n-1. Bien que l'on ne dispose de valeurs mesurées pour la pression interne pi, l'algorithme de filtrage permettra d'obtenir une valeur estimée '15; pour 25 cette pression interne, ainsi que des valeurs estimées pour la position et la vitesse de l'organe mobile 5 qui permettent ainsi une comparaison entre l'état prévu x'n et l'état mesuré yn lors de chaque échantillonnage n. L'algorithme de filtrage de Kalman sans odeur applique, aux trois 30 équations du modèle, une matrice Qk contenant des coefficients associés à la confiance accordée à chaque équation du modèle. Ainsi, par exemple, - in 3035469 12 pour le mode de réalisation illustré, la matrice Qk peut contenir les valeurs suivantes : 1 0 0 0 0,01 0 0 0 0,1 5 L'algorithme applique aussi une matrice Rk contenant des coefficients associés à la confiance aux valeurs mesurées. On peut remarquer que, comme la vitesse ± de l'organe mobile 5 n'est mesurée qu'indirectement, par différentiation de la mesure de position z, on peut accorder plus de confiance au modèle qu'à la mesure pour cette grandeur. Ainsi, pour le 10 mode de réalisation illustré, la matrice Rk peut par exemple contenir les valeurs suivantes : 1 0 Rk = [0 0,5 En outre, l'algorithme de filtrage de Kalman sans odeur applique des 15 coefficients nommés a [alpha], j3 [beta] et À [lambda], lesquels, dans le mode de réalisation illustré, peuvent prendre les valeurs 0,65, 2 et 0, respectivement. L'unité de commande 15 comprend trois boucles de retour pour 20 comparer, à des consignes de, respectivement, position, force et masse, des valeurs estimées grâce à l'observateur d'état 27, pour calculer ainsi des erreurs correspondantes. Dans une première boucle de retour 28, dite boucle de position, un premier comparateur 29 est disposé de manière à comparer la consigne de position zc, reçue à travers l'entrée 25, à la 25 position estimée 2, qui a été estimée par l'observateur d'état 27, pour calculer leur différence qui constitue l'erreur de position Az. Cette première boucle de retour 28 comprend aussi, en aval du comparateur 29, un régulateur proportionnel intégral 30 avec anti-emballement de l'intégrale pour générer, à partir de cette erreur de position Az, une 30 consigne de force F. Qk = 3035469 13 Dans une deuxième boucle de retour 31, un deuxième comparateur 32 est disposé de manière à comparer cette consigne de force Fc à une force 'È estimée être exercée par l'actionneur 6 sur l'organe mobile 5 pour calculer une erreur de force IF qui est une différence entre la consigne de 5 force Fc et la force estimée Pour générer un signal correspondant à cette force estimée É', cette deuxième boucle de retour 31 comprend aussi, entre l'observateur d'état 27 et le deuxième comparateur 32, un régulateur proportionnel 33 avec un gain correspondant à la surface d'actionnernent pneumatique Si. Ainsi, grâce à ce régulateur proportionnel 10 33, la force estimée 'È est calculée à partir de la pression interne estimée 13i ayant été estimée par l'observateur d'état 27. Cette deuxième boucle comprend aussi, en aval du deuxième comparateur 32, un régulateur proportionnel intégral 34 pour obtenir, à partir de l'erreur de force AF, une commande pic de pression interne dans l'actionneur 6, et un module de 15 calcul 35 pour calculer, à partir de cette commande de pression pic, de la température amont Ta, de la section transversale moyenne Sin, de la chambre interne 7 de l'actionneur 6, de la longueur zo de la chambre interne 7 dans la position neutre de l'actionneur 6, et de la position estimée 2 de l'actionneur 6 par rapport à cette position neutre, une 20 consigne de masse de gaz mc contenue dans la chambre interne, en appliquant l'équation des gaz parfaits de la manière suivante Pic - Sim - (zo + 2) - Mmoi mc = R - Tc, Dans une troisième boucle de retour 36, un troisième comparateur 25 37 est disposé de manière à comparer cette consigne de masse mc à une masse estiméerir pour calculer une erreur de masse Am qui est une différence entre la consigne de masse mc et la masse estimée ni. Cette troisième boucle de retour 36 comprend aussi, entre l'observateur d'état 27 et le comparateur 37, un module de calcul 38 pour calculer cette 30 masse estimée ni à partir de la pression interne estimée (31, de la température amont Ta, de la section transversale moyenne Sim de la chambre interne 7 de l'actionneur 6, de la longueur zo de la chambre interne 7 dans la position neutre de l'actionneur 6, et de la position 3035469 14 estimée 2 de l'actionneur 6, en appliquant l'équation des gaz parfaits de la manière suivante : 75 - sin, - (zo + 2) - m -moi m= 5 En aval du comparateur 37, cette troisième boucle de retour 36 contient aussi un régulateur proportionnel 39 pour appliquer un gain Kp au signal correspondant à l'erreur de masse Am pour ainsi générer un signal correspondant à une consigne de différence de débit Aq entre le conduit d'admission 8 et le conduit d'échappement 9. Finalement, en aval du 10 régulateur proportionnel 39, cette troisième boucle de retour 36 comprend aussi un autre module de calcul 40, configuré pour calculer une valeur pour le signal de régulation par domaine partagé ac (alpha_c) à partir de cette consigne de différence de débit Aq, sur base de l'équation suivante : Ag - K cde - a, = cda - Pa + cde '13i dans laquelle les valeurs cda et cde correspondent aux vitesses soniques du gaz dans, respectivement, le conduit d'admission 8 et le conduit d'échappement 9 et le coefficient K peut être exprimé par l'équation suivante : C* K= Kp - Kae kumax En fonctionnement, donc, l'unité de commande 15 reçoit un signal de consigne zc de position de l'organe mobile, ainsi que des signaux correspondant aux mesures de pression et température amont pa, Ta du 25 gaz et de position z de l'organe mobile 5, ainsi qu'aux valeurs d'ouverture da, de des valves d'admission et échappement 10, 11. A partir des mesures de pression et température amont Pa, Ta, de la position z et vitesse mesurées pour l'organe mobile 5, ainsi que des valeurs d'ouverture da, de des valves d'admission et échappement 10, 11, l'observateur d'état 27 30 estime un état actuel de la vanne 1, comprenant au moins la pression R - Ta 15 20 3035469 15 interne estimée j3; du gaz dans la chambre interne 7 de l'actionneur et une position estimée 2 de l'organe mobile 5. Dans la première boucle de retour 28, la consigne de position zc est 5 comparée à position estimée 2, de manière à calculer l'erreur de position Az, à partir de laquelle est obtenue la consigne de force Fc à travers le régulateur proportionnel intégral 30 avec anti-emballement de l'intégrale. Dans la deuxième boucle de retour 31, la consigne de force Fc est 10 comparée avec la force estimée 'È calculée à partir de la pression interne estimée 13; ayant été estimée par l'observateur d'état 27, de manière à calculer l'erreur de force AF, à partir de laquelle est obtenue la consigne de masse de gaz mc à travers le régulateur proportionnel intégral 34 et le module de calcul 35. 15 Dans la troisième boucle de retour 36, la consigne de masse mc à la masse estimée M, à partir de la pression interne estimée (5; ayant été estimée par l'observateur d'état 27, de manière à calculer l'erreur de masse Am, à partir de laquelle est obtenue, à travers le régulateur 20 proportionnel 39 et le module de calcul 40, la commande ac [alpha_c] de régulation par domaine partagé des valves d'admission et d'échappement 10, 11. L'unité de commande 15 prenant la forme d'un régulateur 25 numérique, elle constitue donc un système discret dans lequel l'exécution de chacune des boucles de retour 28, 31 et 36 se répète avec une fréquence correspondante. Afin d'obtenir une meilleure réponse, la fréquence de la troisième boucle 36 peut être sensiblement plus élevée que la fréquence de la deuxième boucle 31, qui peut à son tour être plus 30 élevée que la fréquence de la première boucle 28. Ainsi, par exemple, la troisième boucle 36 peut avoir une fréquence dix fois plus élevée que la deuxième boucle 31, et celle-ci être à son tour dix fois plus élevée que la fréquence de la première boucle 31. 35 Finalement, le circuit séparateur 22 génère, à partir de la commande [alpha_c] de régulation par domaine partagé, les commandes 3035469 16 individuelles ua, ue de, respectivement, la valve d'admission 10 et la valve d'échappement 11, afin de piloter l'actionneur 6 de la vanne 1, et ceci de manière continue. 5 Bien que, dans ce mode de réalisation, la vanne 1 comprenne une valve d'admission 10 et une valve d'échappement 11 pour piloter cet actionneur 6, il est également envisageable de n'utiliser qu'une seule valve, soit d'admission, soit d'échappement. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la valve d'échappement est remplacée 10 par une buse sonique avec une valeur d'ouverture de fixe, et uniquement la valve d'admission 10 est pilotée par l'unité de commande 15. Un circuit séparateur n'y est donc pas nécessaire, et le module de calcul 40 est configuré pour obtenir directement le signal de commande ua à partir de la consigne de différence de débit Aq, sur base de l'équation suivante : 15 kae - Cie - CCie - fit + Ag . C* Ua = kae. kp ' cda - Pa Par ailleurs, l'ouverture du conduit d'échappement 9 étant constante, il n'est pas nécessaire de renvoyer un signal indiquant une valeur d'ouverture du conduit d'échappement 9. L'observateur d'état 27 peut 20 utiliser une valeur d'ouverture de constante pour estimer l'état du système dynamique formé par la vanne 1. Alternativement, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, la valve d'échappement est remplacée par une buse sonique avec une 25 valeur d'ouverture de fixe, et uniquement la valve d'admission 11 est pilotée par l'unité de commande 15. Un circuit séparateur n'y est donc pas non plus nécessaire, et le module de calcul 40 est configuré pour obtenir directement le signal de commande ue à partir de la consigne de différence de débit Aq, sur base de l'équation suivante : 30 kae - da - CC/a - pa - Ag . C* u, = ka, . kp - cde ' fsi 3035469 17 Par ailleurs, l'ouverture du conduit d'admission 8 étant constante, il n'est pas nécessaire de renvoyer un signal indiquant une valeur d'ouverture du conduit d'échappement 8. L'observateur d'état 27 peut utiliser une valeur d'ouverture de constante pour estimer l'état du système 5 dynamique formé par la vanne 1. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples 10 sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. 15 REVENDICATIONS1. Vanne (1) de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont (2) à un conduit aval (3), ladite vanne (1) comprenant : un passage (4) apte à communiquer le conduit amont (2) au conduit aval (3) ; un organe mobile (5) disposé de manière à faire varier une section d'écoulement dudit passage (4) en se déplaçant ; un actionneur (6) avec une chambre interne (7) en 10 communication avec un conduit d'échappement (9) et un conduit d'admission (8) apte à être relié au conduit amont (2), ledit actionneur (6) étant disposé de manière à déplacer ledit organe mobile (5) en fonction d'une pression dans ladite chambre interne (7) ; au moins une valve (10,11) installée sur ledit conduit 15 d'admission (8) ou ledit conduit d'échappement (9) ; un capteur (12) de pression amont, apte à être installé sur le conduit amont (2) ; un capteur (14) de position de l'organe mobile (5) ; et une unité de commande (15), connectée au moins auxdits 20 capteurs (12,14) de pression amont et de position de l'organe mobile (5), ainsi qu'à chaque valve (10,11) installée sur ledit conduit d'admission (8) ou ledit conduit d'échappement (9), incorporant au moins un observateur d'état (27) apte à estimer au moins une pression régnant dans ladite chambre interne (7) à partir de mesures de position de l'organe mobile (5) 25 et de pression amont, et d'une valeur d'ouverture de chaque valve (10,11) installée sur le conduit d'admission (8) ou le conduit d'échappement (9). 2. Vanne (1) suivant la revendication 1, dans laquelle ledit observateur d'état (27) est un observateur d'état par algorithme de 30 filtrage de Kalman sans odeur. 3. Vanne (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant une valve d'admission (10) installée sur ledit conduit d'admission (8) et une valve d'échappement (11) installée sur ledit conduit 35 d'échappement (9). 3035469 19 4. Vanne (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque valve (10,11) installée sur le circuit d'admission (8) ou d'échappement (9) est à commande électrique, par exemple à actionnement piézoélectrique. 5 5. Vanne (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit actionneur (6) comprend un organe élastique pour opposer une force de rappel élastique à la pression régnant dans la chambre interne (7), par exemple des parois élastiques (6a) entourant la chambre interne (7) et formant un soufflet. 6. Procédé de régulation d'un écoulement de gaz d'un conduit amont (2) à un conduit aval avec une vanne (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins les étapes suivantes : l'obtention d'une mesure de position de l'organe mobile à travers le capteur de position (14) ; l'obtention d'une mesure de pression dans le conduit amont à travers le capteur de pression (12) ; l'obtention d'une valeur d'ouverture de chaque valve (10,11) installée sur le conduit d'admission (8) ou le conduit d'échappement (9) de l'actionneur (6) ; l'obtention d'une consigne de force de l'actionneur (6) ; l'estimation, à travers l'observateur d'état (27), d'au moins une pression régnant dans la chambre interne (7), à partir desdites mesures de position de l'organe mobile (5) et de pression, et de ladite valeur d'ouverture de chaque valve (10,11) ; le calcul, à partir de la pression estimée régner dans la chambre interne (7), d'une force estimée être exercée par l'actionneur (6) ; le calcul d'une erreur de force qui est une différence entre la force estimée être exercée par l'actionneur (6) et la consigne de force de l'actionneur (6) ; et l'obtention, à partir de l'erreur de force, d'une commande pour chaque valve (10,11) installée sur le conduit d'admission (8) ou le conduit d'échappement (9) de l'actionneur (6). 3035469 20 7. Procédé de régulation suivant la revendication 6, comprenant en outre les étapes suivantes : l'obtention d'une consigne de position de l'organe mobile (5) ; et 5 le calcul d'une erreur de position de l'organe mobile (5) ; et dans lequel la consigne de force de l'actionneur (6) est obtenue à partir de l'erreur de position de l'organe mobile (5). 8. Procédé de régulation suivant la revendication 7, dans lequel 10 ladite consigne de force est obtenue en fonction de ladite erreur de position par un régulateur proportionnel intégral (30) avec antiemballement de l'intégrale. 9. Procédé de régulation suivant l'une quelconque des 15 revendications 7 ou 8, dans lequel l'erreur de position de l'organe mobile (5) est une différence entre une position estimée de l'organe mobile (5), estimée par exemple par l'observateur d'état (27), et la consigne de position. 20 10. Procédé de régulation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la commande pour chaque valve (10,11) est obtenue en fonction d'une consigne de masse de gaz dans la chambre interne (7) qui est calculée sur base de l'erreur de force. 25 11. Procédé de régulation suivant la revendication 10, dans lequel la consigne de masse est calculée en fonction d'une consigne de pression dans ladite chambre interne (7) qui est obtenue, à partir de l'erreur de force, à travers, par exemple, un régulateur proportionnel intégral (34). 30 12. Procédé de régulation suivant la revendication 11, dans lequel la consigne de masse est calculée par application de l'équation des gaz idéaux à ladite consigne de pression, avec un volume de la chambre interne (7), estimé par exemple à travers l'observateur d'état (27), et une température du gaz, par exemple une température mesurée du gaz dans 35 le conduit amont (2). 303 546 9 21 13. Procédé de régulation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel ladite consigne de masse est comparée à une masse estimée de gaz dans la chambre interne (7), estimée par exemple à travers l'observateur d'état (27), pour calculer une 5 erreur de masse qui est une différence entre la consigne de masse et la masse estimée. 14. Procédé de régulation suivant la revendication 13, dans lequel une consigne de différence entre débit d'admission et débit 10 d'échappement est obtenue à travers, par exemple, un régulateur proportionnel (39), à partir de l'erreur de masse, et la commande de chaque valve (10,11) installée sur le conduit d'admission (8) ou le conduit d'échappement (9) est calculée suivant l'inverse d'une fonction non-linéaire déterminant la différence entre débit d'admission et débit 15 d'échappement à partir d'une valeur d'ouverture de chaque valve (10,11) installée sur le conduit d'admission (8) ou le conduit d'échappement (9) de l'actionneur (6). 20