Brevet FR3057370A1 — publié le 20180413

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé et un système de commande de vol d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport. ÉTAT DE LA TECHNIQUE On sait que les avions civils modernes sont contrôlés par des lois de pilotage mathématiques qui sont embarquées dans des calculateurs numériques dédiés et, dont les entrées sont des capteurs placés sur l'aéronef, et les sorties des ordres de déflexion de gouvernes. Ces ordres de déflexion de gouvernes sont envoyés à des asservissements d'actionneurs de ces gouvernes. L'ensemble de la chaîne de contrôle entre les mouvements de l'aéronef et les mouvements des gouvernes est donc soumis à un retard temporel, dépendant des fréquences de rafraîchissement des capteurs, des asynchronismes d'échantillonnage entre les éléments de la chaîne de contrôle, et de l'asservissement de la gouverne. De façon usuelle, la loi de pilotage est calculée sur un outil mathématique puissant, puis transcrite dans le calculateur sous forme de tables de gains. Cette méthode génère de multiples étapes avant l'introduction des gains dans le calculateur, et ne permet pas de modifier, dans ce calculateur, les objectifs de la loi. En outre, sur un aéronef souple, pour lequel les premiers modes structuraux se situent à des fréquences voisines de celles des modes de pilotage, il est nécessaire de filtrer fréquentiellement l'information issue des capteurs afin de limiter les couplages aéroservo-élastiques entre la structure de l'aéronef et la loi de pilotage. Le modèle mathématique représentant l'ensemble d'une telle chaîne de contrôle peut être très complexe, de manière à rendre irréalisable l'écriture explicite dans un calculateur d'une loi de pilotage correspondante. EXPOSÉ DE L'INVENTION 3057370 2 La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé de commande de vol d'un aéronef selon au moins un axe de pilotage de l'aéronef, utilisant une ou des lois de pilotage pouvant être générées et écrites plus facilement, ledit aéronef étant pourvu d'un système de commande de vol 5 électrique et d'au moins, soit un organe de commande (manche de commande, pédales, ...) apte à être actionné manuellement par un pilote de l'aéronef au moins pour la commande selon un axe de pilotage de l'aéronef, soit un organe de commande virtuel apte à être commandé par un dispositif de type pilote automatique. Selon l'invention, ledit procédé comporte les étapes suivantes : 10 - une étape d'intégration consistant à intégrer dans au moins une unité de traitement du système de commande de vol de l'aéronef, un ensemble générique de modules de calcul de paramètres, au moins certains desdits modules de calcul étant destinés à être utilisés pour des calculs de gains d'au moins une loi de pilotage relative à au moins un axe de pilotage donné, ledit ensemble générique de modules de calcul utilisant des 15 premières valeurs illustrant des coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage d'une chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage donné ; - au moins une étape de saisie de données consistant à saisir, à l'aide d'une unité de saisie de données, dans au moins une unité de calcul associée à l'axe de pilotage 20 donné de l'aéronef, des premières valeurs illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant les caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative audit axe de pilotage, ladite unité de calcul étant configurée pour calculer les gains de la loi de pilotage en utilisant au moins une partie dudit ensemble générique de modules de calcul, la chaîne de contrôle étant linéarisée 25 de manière à permettre de générer des ordres de commande destinés à au moins un actionneur d'une gouverne apte à commander l'aéronef selon ledit axe de pilotage conformément à au moins une valeur de commande courante de l'aéronef, à l'aide d'une variable asservie fournie dans un état brut (c'est-à-dire une variable non filtrée et non retardée) ; et 30 - au moins une étape de commande consistant, lors d'un vol de l'aéronef, à entrer dans l'unité de calcul ladite valeur de commande courante générée à l'aide d'une unité de 3057370 3 génération de données, et à calculer, à l'aide de ladite unité de calcul, en utilisant cette valeur de commande courante, les ordres de commande pour commander l'aéronef selon ledit axe de pilotage donné, les ordres de commande ainsi calculés étant transmis à l'actionneur de la gouverne. 5 Ainsi, grâce à l'invention, on établit les équations de la loi de pilotage. à partir d'une représentation linéaire de la chaîne de contrôle (linéarisée), qui permet de générer des ordres de commande avec une variable asservie non filtrée et non retardée. De plus, on prend en compte un ensemble de modules de calcul dit générique, c'est-à-dire qu'au moins certains de ces modules de calcul (qui permettent de calculer 10 des paramètres particuliers) peuvent être utilisés pour le calcul d'ordres de commande de différents axes de pilotage (tangage, lacet, roulis), en utilisant à cet effet des secondes valeurs appropriées (entrées par un opérateur), ces secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage correspondant. La ou les lois de pilotage utilisées peuvent être 15 générées et écrites plus facilement que dans la situation usuelle précitée. Bien que non exclusivement, la présente invention est particulièrement bien adaptée à un aéronef dit souple, pour lequel les premiers modes structuraux se situent à des fréquences voisines de celles des modes de pilotage, en permettant notamment de réaliser un filtrage fréquentiel approprié. 20 Avantageusement, la chaîne de contrôle linéarisée vérifie la relation suivante : F ( K i 8u = - equi. Kucus + Kuu + Kudots. u + .1.1- (us - u) s dans laquelle : - 6u est le mouvement d'une gouverne, résultant de cette chaîne de contrôle ; - Fequi est un filtre global illustrant la modélisation d'un filtrage et de l'ensemble des délais et des asynchronismes de la chaîne de contrôle ; 25 - uc est la valeur de commande ; - u est la variable asservie, non filtrée et non retardée ; - s est la variable de Laplace ; et - Kuc, Ku, Kudot et Ku, sont des gains. 3057370 4 De façon avantageuse, au moins certains desdits gains K', Ku, Kudot et Ku, sont déterminés à partir d'équations présentes dans ledit ensemble générique de modules de calcul. De plus, avantageusement, le filtre global Fequi vérifie la relation suivante : Fequi = pade(T, 2) * B(s) 5 dans laquelle : - pade(T, 2) est un filtre de pade d'ordre 2 ; et - B(s) est un filtre de Butterworth d'ordre 2. Dans un mode de réalisation préféré, ledit ensemble générique de modules de calcul de paramètres est utilisé par une pluralité d'étapes de commande pour 10 commander le vol de l'aéronef, respectivement, selon au moins deux (et de préférence trois) des trois axes de pilotage de l'aéronef : - l'axe de tangage ; - l'axe de roulis ; et - l'axe de lacet. 15 La présente invention peut donc être appliquée à l'un ou simultanément à plusieurs des trois axes de pilotage de l'aéronef. Dans une première application, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe de tangage de l'aéronef, avantageusement, l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de 20 commande, un ordre de déflexion 8q d'une gouverne de profondeur de l'aéronef, à partir d'une valeur de commande courante Nz, correspondant à un facteur de charge Nz, qui est représentative d'une position d'un manche de commande actionnable par un pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : Ki 8q = Fegiu.(KDNz, + KNZNz + Kg. q + - (Nz, - Nz)) dans laquelle : 25 - Fequi est un filtre global ; - s est la variable de Laplace ; - KNZ, Kg et K, sont des gains ; et - KD est un terme de précommande. 3057370 5 De plus, de façon avantageuse, lesdits gains KNZ, Kg et 1(,, ainsi que le terme de précommande KD, sont calculés à partir des relations suivantes : Ku PaKudot A Kudot Ka = nisq Kui = A KD = TKi dans lesquelles : - -t- est une valeur de constante de temps ; 5 - msq et pa sont des paramètres issus d'équations de la mécanique de vol ; - A est une valeur dépendant de msq et pa ; et - Kudut, Ku et Ku, sont des paramètres qui sont calculés à partir d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul. En outre, dans une deuxième application, en plus ou à la place de la première 10 application, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe de lacet de l'aéronef, avantageusement, l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8r d'une gouverne virtuelle de lacet, à partir d'une valeur de commande courante Igc correspondant à un angle de dérapage /3 de l'aéronef, qui est représentative de la 15 position de pédales actionnables par un pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : Kfl'ut rj\ 8r = Fequi- (K /3 Kmg KfldotP P )) dans laquelle : - Fequi est un filtre global ; - s est la variable de Laplace ; 20 - KR, Kfldut et Kffint sont des gains ; et - Kflc est un terme de précommande. KNZ = 3057370 6 De plus, de façon avantageuse, lesdits gains KR, Kfldot et Kftmt, ainsi que le terme de précommande Kftc, sont calculés à partir d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul. Par ailleurs, dans une troisième application, en plus ou à la place des première 5 et deuxième applications, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe de roulis de l'aéronef, avantageusement, l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8p d'une gouverne virtuelle de roulis, à partir d'une valeur de commande courante pc correspondant à un taux de roulis p de l'aéronef, qui est représentative d'une position 10 d'un manche de commande actionnable par un pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : ( Km't ,, 8p = Feq,. Kpcpc + KpP + S (PC - P) dans laquelle : - Fequ, est un filtre global ; - s est la variable de Laplace ; 15 - Kp et sont des gains ; et - Kpc est un terme de précommande. De plus, de façon avantageuse, lesdits gains Kp et Kmpt, ainsi que le terme de précommande Kpc, sont calculés à partir d'un ensemble d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul. 20 La présente invention concerne également un système de commande de vol d'un aéronef, destiné à commander le vol de l'aéronef selon au moins un axe de pilotage. Selon l'invention, ledit système comporte : - une unité de traitement comprenant un ensemble générique de modules de calcul de 25 paramètres, au moins certains desdits modules de calcul étant destinés à être utilisés pour des calculs de gains d'au moins une loi de pilotage relative à au moins un axe de pilotage donné de l'aéronef, ledit ensemble générique de modules de calcul utilisant des premières valeurs illustrant des coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des 3057370 7 secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage d'une chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage donné ; - au moins une unité de saisie de données configurée pour saisir, dans au moins une unité de calcul associée à un axe de pilotage donné de l'aéronef, des premières valeurs 5 illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant les caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative audit axe de pilotage ; - au moins une liaison d'entrée de données configurée pour, lors d'un vol de l'aéronef, entrer dans ladite unité de calcul au moins une valeur de commande courante ; et 10 - ladite au moins une unité de calcul qui est configurée pour calculer les gains de la loi de pilotage en utilisant au moins une partie dudit ensemble générique de modules de calcul, ladite unité de calcul étant configurée pour calculer des ordres de commande destinés à au moins un actionneur d'une gouverne apte à commander l'aéronef selon ledit axe de pilotage conformément à ladite valeur de commande courante de l'aéronef, 15 à l'aide d'une variable asservie fournie dans un état brut, les ordres de commande ainsi calculés étant transmis à l'actionneur de la gouverne. Dans un mode de réalisation particulier, ledit système comporte : - une unité de calcul associée à l'axe de tangage ; - une unité de calcul associée à l'axe de roulis ; et 20 - une unité de calcul associée à l'axe de lacet. Avantageusement, ledit système comporte, de plus : - au moins un organe de commande actionnable, configuré pour générer une valeur de commande ; et - au moins un actionneur d'une gouverne, configuré pour actionner la gouverne en 25 fonction d'ordres de commande reçus. La présente invention concerne en outre un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est pourvu d'un système tel que celui spécifié ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 30 Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être 3057370 8 réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Plus particulièrement : - la figure 1 est le schéma synoptique d'un système de commande de vol, qui illustre un mode de réalisation de l'invention ; 5 - les figures 2 à 4 sont des représentations schématiques d'une chaîne de contrôle ; et - la figure 5 montre les étapes d'un procédé mis en oeuvre par un système de commande de vol. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 10 Le système 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est un système de commande de vol électrique d'un aéronef (non représenté), en particulier d'un avion de transport. Ce système 1 de commande de vol est destiné à commander (piloter) l'aéronef autour au moins d'un de ses trois axes de 15 pilotage : - l'axe de tangage ; - l'axe de lacet ; - l'axe de roulis. Selon l'invention, ledit système 1 comporte : 20 - une unité centrale 2 comportant une unité de traitement 3 qui comprend un ensemble générique de modules de calcul Mi permettant de calculer des paramètres. Au moins certains desdits modules de calcul Mi sont destinés à être utilisés pour des calculs de gains d'au moins une loi de pilotage relative à au moins un axe de pilotage donné de l'aéronef. L'ensemble générique de modules de calcul Mi utilise des premières valeurs 25 illustrant des coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage d'une chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage donné ; - au moins une unité de saisie de données 4 (clavier, écran tactile, ...), notée INPUT (pour « Input unit » en anglais), reliée par l'intermédiaire d'une liaison 5 à l'unité centrale 30 2 et configurée pour permettre à un opérateur, notamment un pilote de l'aéronef, de saisir, dans au moins une unité de calcul 6, 7, 8 associée à un axe de pilotage donné de 3057370 9 l'aéronef, des premières valeurs (illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef) et des secondes valeurs (définissant les caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative audit axe de pilotage) ; - au moins une liaison d'entrée de données 9 reliée à l'unité centrale 2 et configurée 5 pour configurée pour, lors d'un vol de l'aéronef, entrer dans ladite unité de calcul 6, 7, 8 au moins une valeur de commande courante, reçue d'une unité de génération de données 10 précisée ci-dessous ; et - une ou plusieurs unités de calcul 6, 7, 8 (respectivement COMP1, COMP2 et COMP3 sur la figure 1 avec COMP pour « Computation Unit » en anglais). 10 Chaque unité de calcul 6, 7, 8 est configurée pour calculer les gains de la loi de pilotage associée en utilisant au moins une partie dudit ensemble générique de modules de calcul Mi. De plus, chaque unité de calcul 6, 7, 8 est configurée pour calculer des ordres de commande destinés à au moins un actionneur d'une gouverne apte à commander 15 l'aéronef selon ledit axe de pilotage conformément à ladite valeur de commande courante de l'aéronef, et ceci à l'aide d'une variable asservie fournie dans un état brut. On entend par état brut, l'état dans lequel la variable est générée (ou mesurée par un capteur approprié), c'est-à-dire non filtrée et non retardée. Ledit système 1 comporte, de plus : 20 - l'unité de génération de données 10 qui comporte au moins un organe de commande 11, 12 apte à être actionné manuellement par un pilote de l'aéronef et qui est configurée pour générer une valeur de commande représentative de cet actionnement. L'unité de génération de données 10 peut comporter, comme organe de commande, un manche de commande 11 usuel, notamment un mini-manche (« STICK » en anglais), pour 25 générer une valeur de commande destinée au pilotage selon l'axe de tangage ou de roulis et/ou des pédales 12 (PED pour « Pedals » en anglais) destinées au pilotage selon l'axe de lacet ; et - au moins un actionneur 16, 17, et 18 d'une gouverne, configuré pour actionner une gouverne appropriée en fonction d'ordres de commande reçus. Les actionneurs 16, 17, 30 et 18 (respectivement ACT1, ACT2 et ACT3 sur la figure 1 avec ACT pour « Actuator » en anglais) sont représentés schématiquement sur la figure 1 sous forme d'un ensemble 3057370 10 15 relié par une liaison 14 à l'unité centrale 2 et sont associés respectivement aux axes de tangage, de lacet, et de roulis. Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, le système 1 comporte à la fois : 5 - l'unité de calcul 6 qui est associée à l'axe de tangage ; - l'unité de calcul 7 qui est associée à l'axe de lacet ; et - l'unité de calcul 8 qui est associée à l'axe de roulis. Ces unités de calcul 6, 7 et 8 peuvent faire partie d'un seul et même élément de calcul. 10 Les ordres de commande calculés par chacune desdites unités de calcul 6, 7 et 8 sont transmis, respectivement, à un ou des actionneurs d'une gouverne (réelle ou virtuelle) appropriée, via la liaison 14. Ledit ensemble de modules de calcul Mi est dit générique, car des modules de calcul Mi de cet ensemble peuvent être utilisés par chacune des trois unités de calcul 6, 15 7 et 8. De plus, ledit système 1 est générique. Il est en effet adapté à n'importe quel aéronef, comme précisé ci-dessous. Le code déterminé (qui est implanté dans l'unité centrale 2) est directement utilisable pour n'importe quel aéronef, sans aucune modification (si l'architecture système de l'aéronef permet d'embarquer ce code). 20 Le système 1 s'applique donc au pilotage des axes de tangage, de roulis et/ou de lacet d'un aéronef qui est équipé de gouvernes permettant de mouvoir cet aéronef selon ces trois axes. La définition des différents éléments de calcul utilisés dans l'unité centrale 2 peut être expliquée sur la base de deux phases successives, consistant 25 respectivement : - à établir une représentation particulière, dont la complexité est optimisée, de la chaîne de contrôle (d'asservissement) ; et - à partir de cette modélisation, à définir une loi de pilotage dont les objectifs apparaissent alors de manière explicite, et dont les équations calculent en temps réel 30 les ordres de la loi. Ces équations peuvent alors être directement codées dans l'unité centrale 2 du système de commande de vol 1. 3057370 11 Pour la mise en oeuvre de ces deux phases, on utilise le modèle de d'aéronef suivant. L'aéronef, sans considération des modes souples ni du système numérique de contrôle, peut être représenté par des équations différentielles usuelles de la mécanique 5 du vol, pour l'axe de tangage, ou pour les axes couplés de roulis et de lacet. Dans le cas de l'axe de tangage, ces équations s'écrivent : - . - Pa 1- a q = 0 .5q 10 Ma M mgr/ g avec a l'angle d'incidence, q la vitesse de tangage, et 8q la déflexion de la gouverne de profondeur. Le facteur de charge vertical N, est calculé par : V 7 V 7 Nz = g-1" 0(q - a) F = - -- a - V Ir Pa g 180P a g 180 s - pa q 15 En passant par la variable de Laplace, on obtient : V (s2 - (pa + mq)s + mqpa - ma)Nz = - g--18ir 0pam8q8q Dans le cas des axes de roulis et de lacet, ces équations s'écrivent de façon usuelle : el n_i. e [ - - 1) 1 e -cosa siva nr 1, r 0 ni880: [811 01 [e,[no, °I nip P 0 p 181 1-8n-1 0 tan° 1 0 20 avec /3 l'angle de dérapage, r la vitesse de lacet, p la vitesse de roulis, q l'angle de roulis, 81 la déflexion de la gouverne principale de roulis, 8n la déflexion de la gouverne principale de lacet, a l'angle d'incidence, et 19 l'angle d'assiette longitudinale. a et 19 sont considérés suffisamment faibles pour simplifier les termes en sinus, cosinus et tangente. Le modèle couramment utilisé est alors : (i) ,., ro -1 0 ri_ v 2 5 8 nr nP P - ie. ir ip 0 0 0 1 0 00er r8 1 nsn [81] + 0 p 181 18n L8n-I 0 9 o 0 3057370 12 Si les termes en np, Ifl et Ir peuvent être négligés, ou si une première loi de pilotage permet de les compenser, le modèle devient alors : YR -1 0 ClIr 0 [1 0 nr 0 r = n; 0 lp 0 p + 181 P 0 1 0 9 CI 1), noté Fequ,(s) qui permet de représenter très fidèlement FI LT (s) dans une bande passante correspondant à celle de la loi de pilotage. 3057370 14 Une formulation préférentielle, permettant de représenter très fidèlement et simplement les caractéristiques de filtrage et de délais de la chaîne de contrôle, est la suivante : Fequl(s) = pade(T, 2) * B(s) pade(T, 2) est un filtre de pade d'ordre 2, de constante de temps T : T2 2 2s + . -s -- pade(T,2) = s2 +s + 1 5 Et B(s) est un filtre de Butterworth d'ordre 2, de pulsation co0 et d'amortissement 1 B(S) = 2 (00 + 4.7) + 1 Le filtre pade(T,2) est bien connu pour représenter mathématiquement l'effet d'un délai T sur une chaîne de contrôle. En outre, la structure du filtre B(s) permet, avec un filtre d'ordre 2, de bien 10 représenter la caractéristique passe-bas d'un filtrage, tout en représentant également très bien son facteur de surtension. Le filtre global Fequ,(s) est donc choisi d'ordre 4 (correspondant à la somme de l'ordre 2 du filtre de pade(T,2) et de l'ordre 2 du filtre de B(s)) pour représenter fidèlement, aux fréquences de pilotage de l'aéronef, les caractéristiques de filtre passe- 15 bas et de facteur de surtension donnés par B(s), et de délai de la chaîne donné par T. T2 -s --s+1 1 Kin - 12 2 On obtient 6u T2 T s2 s (Kucitc + KM. + Kudotsu + - (itc - u)) (VI) - S2 -E-S+ 1 -+U--+1 s 12 2 (14 600 Par ailleurs, concernant la deuxième phase précitée, si on considère les axes de tangage ou de lacet, le système représentant l'aéronef est d'ordre 2 (équations (i) et (iii)). En revanche, si l'on considère l'axe de roulis, le système représentant l'aéronef est 20 d'ordre 1 (équation (iv)), qui est un cas particulier d'un système d'ordre 2, dont le coefficient d'ordre 2 est nul. 3057370 15 On considère alors l'équation différentielle générale d'ordre 2 (permettant de représenter l'aéronef sur chacun des axes) d'un système de variable d'état u, et dont la déflexion de la gouverne est 6u : (K2s2 + K1s + Ko)u = 8' (vii) 5 On définit la loi de pilotage en réécrivant (vi) avec des notations plus générales : 8, - o2s2-eis-Foo 1 K (Kwi tc + KM. + Kudotsu + (11c -11)) (viii) - - 02s2+01.5+00 as2+bs+d s L'équation différentielle (vii) devient alors : (02s2 + 01s + 00)(as2 + bs + d)(K2s2 + K1s + Ko)u = (02s2 - Ois + 00)( Kucuc + Kuu + Kudotsu + -I ( su' (uc - u) Ainsi, la loi de pilotage comporte : un gain de précommande Kuc appliqué à la valeur de commande uc ; 10 un retour direct sur u, noté Ku ; un retour sur la dérivée de u, noté Kudot ; et un retour intégral noté Ku,, appliqué à (uc - u). Le système en boucle fermée est alors : (ix) (T7s + T6s 6 + T5s 5 + (T4 - 02Kudot)s4 + (T3 - 02Ku + 0iKudot)s3 + (T2 + 02Ku, + 01Ku - 15 OoKudot)s2 + (T1 - 01Ku, - OoKu)s + OoKuDu = (02s2 - Ois + 00)(Kucs + Kupuc dont les termes sont calculés via une fonction, nommée coe f equationBF , telle que : [T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02] = coe f equationBF (a, b, d, T, K0, K1, K2) A titre d'illustration, on considère, dans ce cas, les équations suivantes : T2 02 = 12 T 01= - 2 00 = 1.0 T7 = ae2K2 T6 = a02K1 + (b02 + a0 1)K2 T5 = a02K0 + (b02 + ct01)K1 + (do2 + b + a00)K2 T4 = (b02 a01)K0 + (do2 + b01 + a.00)K1 + (ni + b00)K2 T3 = (d02 b + a00)K0 + (dol + b00)K1 + d00K2 3057370 16 T2 = (dei + b 0 0)K0 + de °K1 T1 = de 0K0 Le système décrit par l'équation (ix) possède sept pôles, qui sont définis comme les racines du polynôme d'ordre 7 correspondant à la partie gauche de l'équation (ix). La loi de type PID ne possède pas les degrés de liberté suffisants pour placer les sept pôles du système. Elle permet d'en contraindre trois seulement. 5 Trois pôles du système sont donc placés par la loi sur les objectifs de la loi, et sont donc les racines du polynôme : (s2 + 2Ecos + (02) + -1) = y3s3 + kt2s2 + + kto où (x) et sont les objectifs de pulsation et d'amortissement du mode complexe, et -t- l'objectif de constante de temps du mode réel. Les quatre derniers pôles viennent en boucle fermée des valeurs qui ne sont 10 pas des objectifs, mais des conséquences de la loi. Ces quatre pôles sont les racines d'un polynôme. L'ensemble des pôles en boucle fermée définit donc le polynôme du système en boucle fermée : (x4s4 + x3s3 + x2s2 + xis + x0). (,u3s3 + y2s2 + µ1s + yo). u (x) 15 La partie gauche de l'équation (ix) peut donc être identifiée à l'équation (x). Cette identification est réalisée via une cascade d'équations, définie dans une fonction, nommée equation_loi_ordre7 , telle que : [Ku, Ku' Kudot] = equation_loi_ordre7 (uo, ,u1,112,113, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02). Les trois inconnues Ku, Ku, et Kudot sont définies par un système de trois équations : KllKu K12Kudot + K13Kui = Dll K21Ku K22Kudot + K23Kui = D22 K31Ku K32Kudot + K33Kui = D33 20 Dans ce système, les déterminants sont : K22 K231 1K12 K131+ K 1K12 K131 D - K11 1K-32 K33 K21 K32 K33 31 I K22 K23 R K231 1(22 Ki31+ D 1K12 K13 q = 331 K32 K33 D22 1 1(12 K32 K33 K22 K23 3057370 RZ = 11 122 K23 Ri = n K33 D33 D221 D33 K22 K32 17 v 1D11 K131 v 1D11 K131 '21 D33 n K33 D22 K23 I 1121 K12 D111 j_ v 1 1131 1(12 D111 K32 D33 I K22 D22 D n'est pas nul sous l'hypothèse que le système est contrôlable. On obtient finalement : Ra Ku = D R, Kudot D Ri Kui = Dans ces expressions, on utilise les formules suivantes : T7 X4 = - /13 T6 - X4/12 X3 = 113 T5 - (X4/11 + X3/12) X2 = 113 C1 T4 - (X4/10 + X3/11 + X2/12) K12 = 113 T3 X3/10 X2/11 C2 = 113 112 C1 C3 = C2 113 /1202 K11 -e1+ it3 112 (01 + 02) /11 02 00/13 /13 /13 K13 = 02 + Yi + it2 C3 -T2 T2 D11 = x2 K21 = 00 /11 02 /13 3057370 18 111 (01 + /12°32) 11002 11 113 K23 = 01 D22 = ',LOCI_ /11C3 /1002 113 K32 = /10 (01 + 113 113 / K33 = -00 D33 = -110C3 On peut alors appliquer cette loi de pilotage aux axes de tangage, lacet ou roulis d'un aéronef, en identifiant l'équation (vii) avec les équations (i), (iii) ou (iv). La chaîne de contrôle de l'aéronef (vi) est identifiée à (viii). Dans une première application, pour commander l'aéronef selon son axe de 5 tangage de l'aéronef, l'unité de calcul 6 (figure 1) est configurée pour calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8q d'une gouverne de profondeur de l'aéronef, à partir d'une valeur de commande courante Nzc (correspondant à un facteur de charge Nz), qui est représentative de la position du manche de commande 11 qui peut être pivoté, vers l'avant et vers l'arrière, par le pilote de l'aéronef. 10 L'unité de calcul 6 calcule l'ordre de déflexion 8q à l'aide de l'équation suivante : Ki 8q = Fegui.(KDNz, + KNZNz + Kg. q + - (Nzc - Nz)) c'est-à-dire : 2 2 + 1 1 Ki 6a = 12s T2T as2 + bs + 1. (KDNzc + KNzNz+K q+- (Nzc - Nz)) s2 + + 1 Cette équation est obtenue en réécrivant l'équation (vi) avec les noms de variables correspondant à l'équation (i). On note : A = - g -V7rpanisq , K0 = Mea - = -(pu + mg), K2 = 1.0 180 15 On a alors : K22 = K31 = 3057370 19 [T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02] = coe f equationB F (a, b, d, T, Ko, K1, K2) Les objectifs de la loi, qui peuvent être sélectionnés, sont : - cd la valeur désirée de la pulsation de l'oscillation d'incidence ; - la valeur désirée de l'amortissement de l'oscillation d'incidence ; et - -t- la valeur désirée de la constante de temps du mode réel lié à la présence d'un 5 intégrateur On écrit alors : CO 2 lio = -t- On obtient : [Ku, Ku' K 1 udot] = equation_loi_ordre7 (120, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02) et msq KL Ku, = A Le terme de précommande KD permet de compenser le mode réel : KD = TK, 10 En outre, dans une deuxième application, pour commander l'aéronef selon son axe de lacet, l'unité de calcul 7 (figure 1) est configurée pour calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8r d'une gouverne virtuelle de lacet, à partir d'une valeur de commande courante (correspondant à un angle de dérapage /3 de l'aéronef), qui est représentative de la position des pédales 12 qui sont actionnables par 15 le pilote de l'aéronef. L'unité de calcul 7 calcule l'ordre de déflexion 8r à l'aide de l'équation suivante : Ku PaKudot KNz A Kudot Kq = 3057370 20 Kflint 8r = Fequi. (Kmgc Kmg + Kftdotil + - Ig)) c'est-à-dire : T2 2 T -12S - s + 1 1 - Kffint 8r = T2 T as2 + bs + 1 . (Kflcig + K + K,gdotig + - (Igc - 13)) 12- s2 + -2S 1 Cette équation est obtenue en réécrivant l'équation (vi) avec les noms de variables correspondant à l'équation (iii). On note : K2 = 1.0, = -(y0 + nr), Ko = + 0 5 On a alors : [T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02] = coef equationBF (a, b, d, T, Ko, K1, K2) Les objectifs de la loi, qui peuvent être sélectionnés, sont : - co,g la valeur désirée de la pulsation du mode roulis hollandais ; -i3 la valeur désirée de l'amortissement du mode de roulis hollandais ; - t -flua la valeur désirée de la constante de temps du mode réel lié à la présence d'un 10 intégrateur. On écrit alors : 2 1 2 4flcofl (x.)fl 113 = 1.0,112 = 4ftcoft + = coft + kto = T/3int zf3int zf3int On obtient : [KR, Kffint, Kfldot] = equation_loi_ordre7 (120, 122,113, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 00, 01, 02) Le terme de précommande K,gc permet de compenser le mode réel : Kflc = Tfltnt - Kffint Par ailleurs, dans une troisième application, pour commander l'aéronef selon 15 son axe de roulis, l'unité de calcul 8 (figure 1) est configurée pour calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8p d'une gouverne virtuelle de roulis, à partir d'une valeur de commande courante pc (correspondant à un taux de roulis p de l'aéronef), qui est représentative de la position du manche de commande 11 qui peut être pivoté, vers la droite et vers la gauche, par le pilote de l'aéronef. 20 L'unité de calcul 8 calcule l'ordre de déflexion 8p à l'aide de l'équation suivante : 3057370 21 K.,, ( ,,,t 8p = Fequ,. Kpcpc + KpP + S (PC - P) c'est-à-dire : T2 2 T + 1 1 12 s 8p- T2 T as2 + bs + 1. (KPcpc + Kpp + KPInt = (Pc P)) 2 s2 + + 1 Cette équation est obtenue en réécrivant l'équation (vi) avec les noms de variables correspondant à l'équation (iv). On note : K2 = 0.0, = 1.0, Ko = 5 On a alors : [T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7,00, 01, 02] = coe f equationBF (a, b, d, T, Ko, K1, K2) Les objectifs de la loi, qui peuvent être sélectionnés, sont : - Trp la valeur désirée de la constante de temps du mode réel correspondant au mode de roulis pur de l'aéronef ; - Tsp la valeur désirée de la constante de temps du mode réel correspondant au mode 10 spiral de l'aéronef. On écrit alors : Trp + Tsp 1 ,u2 = 1.0, = 1-to - Trp TspTrp Tsp On définit une sous-fonction légèrement différente de equation_loi_ordre7 , car la loi à définir est d'ordre inférieur : equation_loi_ordre6. [Ku, Ku,] = equation_loi_ordre6 (p.0411,112, T1, T2, T3, T4, T5, T6, 00, 01, 02) Ku et Ku, sont les solutions d'un système de 2 équations : D11K22 - D22-1(12 Ku = Ku, detD 15 Pour ces équations, on utilise les équations suivantes : T6 X4 = - /12 T5 - X4/11 detD K11D22 1(21D11 X3 = 112 3057370 22 T4 - (X4120 + X3121) Cl = 112 T3 - X3110 C2 = 112 111 Cl C3 = C2 112 T2 - (12001 + 111 C3) 112 = 0 110°2 111(01 + 11102) 0 112 112 11102 K12 - u1 D11 = T1 - 110 C3 - 11104 + 11102 K21 = 112 K22 = 00 D22 - 110 C4 detD = K11K22 - Ki21(21 On obtient : Kp = Ku KpInt = Kui Le terme de précommande Kg, permet de compenser le mode réel Tsp : Kpc = Tsp. KpInt La mise en place et le fonctionnement du système 1 de commande de vol, tel que décrit ci-dessus, peuvent être mis en oeuvre par l'intermédiaire d'une suite d'étapes 5 El à E3 illustrées sur la figure 5. Cette suite d'étapes comprend : - une étape El d'intégration consistant à intégrer (c'est-à-dire à coder) dans l'unité de traitement 3 du système de commande de vol 1, l'ensemble générique de modules de calcul Ml. Cet ensemble générique de modules de calcul Mi a été déterminé dans une 10 étape antérieure EO en mettant notamment en oeuvre les deux phases précitées ; C4 - K11 112 3057370 23 - au moins une étape E2 de saisie de données consistant à saisir, à l'aide de l'unité de saisie de données 4, dans au moins l'une des unités de calcul 6, 7, 8, et de préférence dans les trois unités de calcul 6, 7, 8, des premières valeurs illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant les caractéristiques 5 de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage correspondant ; et - une étape E3 de commande (ou de pilotage) consistant, lors d'un vol de l'aéronef, à entrer, dans la ou les unités de calcul 6, 7 et 8, la ou les valeurs de commande courantes générées à l'aide de l'unité de génération de données 10, et à calculer, à 10 l'aide de la ou des unités de calcul 6, 7 et 8, en utilisant cette ou ces valeurs de commande courantes, les ordres de commande pour commander l'aéronef selon le ou les axes de pilotage considérés. Par conséquent, la mise en oeuvre de l'invention consiste en un codage d'équations qui, utilisées en cascade, permettent de calculer en temps réel les gains 15 d'une loi de pilotage, embarquée dans un calculateur (unité centrale 2) d'un aéronef. Le système 1 s'applique au pilotage des axes de tangage, de roulis et/ou de lacet de n'importe quel aéronef muni de gouvernes permettant de manoeuvrer l'aéronef selon ces axes. Pour la mise en oeuvre de l'invention : 20 - étant connus les coefficients aérodynamiques de l'aéronef, étant connus les caractéristiques de délai de la chaîne de contrôle, et étant connus les différents filtrages de la chaîne de contrôle (filtres d'acquisition des capteurs, filtres structuraux, fonctions de transfert des actionneurs), on peut renseigner les paramètres T, coo et de l'équation (vi) ; 25 - on définit ensuite librement les objectifs de placement de la loi de pilotage ; et - on peut alors appliquer la solution au pilotage de l'aéronef. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de vol d'un aéronef selon au moins un axe de pilotage de l'aéronef, ledit aéronef étant pourvu d'un système (1) de commande de vol électrique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape (El ) d'intégration consistant à intégrer dans au moins une unité de traitement (3) du système (1) de commande de vol de l'aéronef, un ensemble générique de modules de calcul (Mi) de paramètres, au moins certains desdits modules de calcul (Mi) étant destinés à être utilisés pour des calculs de gains d'au moins une loi de pilotage relative à au moins un axe de pilotage donné, ledit ensemble générique de modules de calcul (Mi) utilisant des premières valeurs illustrant des coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage d'une chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage donné ; - au moins une étape (E2) de saisie de données consistant à saisir, à l'aide d'une unité de saisie de données (4), dans au moins une unité de calcul (6, 7, 8) associée à l'axe de pilotage donné de l'aéronef, des premières valeurs illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant les caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative audit axe de pilotage, ladite unité de calcul (6, 7, 8) configurée pour calculer les gains de la loi de pilotage en utilisant au moins une partie dudit ensemble générique de modules de calcul, la chaîne de contrôle étant linéarisée de manière à permettre de générer des ordres de commande destinés à au moins un actionneur (16, 17, 18) d'une gouverne apte à commander l'aéronef selon ledit axe de pilotage conformément à au moins une valeur de commande courante de l'aéronef, à l'aide d'une variable asservie fournie dans un état brut ; et - au moins une étape (E3) de commande consistant, lors d'un vol de l'aéronef, à entrer dans l'unité de calcul (6, 7, 8), ladite valeur de commande courante générée à l'aide d'une unité de génération de données (10), et à calculer, à l'aide de ladite unité de calcul (6, 7, 8), en utilisant cette valeur de commande courante, les ordres de 3057370 25 commande pour commander ledit aéronef selon ledit axe de pilotage donné, les ordres de commande ainsi calculés étant transmis à l'actionneur (16, 17, 18) de la gouverne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne de contrôle linéarisée vérifie la relation suivante : K - 8u = - F equi. ( Kucus + Kuu + Kudots.0 + .12' (us - u) s 5 dans laquelle : - 6u est le mouvement d'une gouverne, résultant de cette chaîne de contrôle ; - Fequi est un filtre global illustrant la modélisation d'un filtrage et de l'ensemble des délais et des asynchronismes de la chaîne de contrôle ; - uc est la valeur de commande ; 10 - u est la variable asservie, non filtrée et non retardée ; - s est la variable de Laplace ; et - Kuc, Ku, Kudot et Ku, sont des gains. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits gains Kuc, Ku, Kudot et Ku, sont 15 déterminés à partir d'équations présentes dans ledit ensemble générique de modules de calcul. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le filtre global Fequi vérifie la relation suivante : Fequi = pade(T, 2) * B(s) dans laquelle : 20 - pade(T, 2) est un filtre de pade d'ordre 2 ; et - B(s) est un filtre de Butterworth d'ordre 2. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ensemble générique de modules de calcul de paramètres est utilisé par une pluralité d'étapes de commande pour commander le vol de l'aéronef, 25 respectivement, selon au moins deux des trois axes de pilotage suivants de l'aéronef : - l'axe de tangage ; - l'axe de roulis ; et - l'axe de lacet. 3057370 26 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe de tangage de l'aéronef, caractérisé en ce que l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de 5 commande, un ordre de déflexion 8q d'une gouverne de profondeur de l'aéronef, à partir d'une valeur de commande courante Nz, correspondant à un facteur de charge Nz, qui est représentative d'une position d'un manche de commande (11) actionnable par un pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : Ki 8q = Fegu,.(KDNz, + KNZNz + Kg. q + (Nz, - Nz)) dans laquelle : 10 - Fegu, est un filtre global ; - s est la variable de Laplace ; - KNZ, Kg et K, sont des gains ; et - KD est un terme de précommande. 7. Procédé selon la revendication 6, 15 caractérisé en ce que lesdits gains KNZ, Kg et Ki, ainsi que le terme de précommande KD, sont calculés à partir des relations suivantes : KNZ Ku + PaKudot A Kudot Kg msq Kui = A KD = -t-Ki dans lesquelles : - -t- est une valeur de constante de temps ; - msq et pa sont des paramètres issus d'équations de la mécanique de vol ; 20 - A est une valeur dépendant de msq et pa ; et - Kudot, Ku et Ku, sont des paramètres qui sont calculés à partir d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul (Mi). 3057370 27 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe de lacet de l'aéronef, caractérisé en ce que l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de 5 commande, un ordre de déflexion 8r d'une gouverne virtuelle de lacet, à partir d'une valeur de commande courante jgc correspondant à un angle de dérapage /3 de l'aéronef, qui est représentative de la position de pédales (12) actionnables par un pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : Kft.nt '\ 8r - Fequi. (I(Mgc K + KftdotP lPc P )) dans laquelle : 10 - Fequi est un filtre global ; - s est la variable de Laplace ; - Kg, lçgdot et Kffint sont des gains ; et - Kflc est un terme de précommande. 9. Procédé selon la revendication 8, 15 caractérisé en ce que lesdits gains 1(,g, Kfldot et Kffint, ainsi que le terme de précommande Kgc, sont calculés à partir d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul (Mi). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour commander le vol de l'aéronef au moins selon un axe de pilotage correspondant à l'axe 20 de roulis de l'aéronef, caractérisé en ce que l'étape de commande consiste à calculer, comme ordre de commande, un ordre de déflexion 8p d'une gouverne virtuelle de roulis, à partir d'une valeur de commande courante pc correspondant à un taux de roulis p de l'aéronef, qui est représentative d'une position d'un manche de commande (11) actionnable par un 25 pilote de l'aéronef, et ceci à l'aide de l'équation suivante : Kutnt 8p = Fequ,.Kpcpc + Kpp + s (pc - p) ( dans laquelle : - Fequi est un filtre global ; 3057370 28 - s est la variable de Laplace ; - Kp et Kpmt sont des gains ; et - Ki), est un terme de précommande. 11. Procédé selon la revendication 10, 5 caractérisé en ce que lesdits gains Kp et Kpmt, ainsi que le terme de précommande Kpc, sont calculés à partir d'un ensemble d'équations mises en oeuvre dans ledit ensemble générique de modules de calcul (Mi). 12. Système de commande de vol électrique d'un aéronef, destiné à commander le vol de l'aéronef selon au moins un axe de pilotage, 10 caractérisé en ce qu'il comporte : - une unité de traitement (3) comprenant un ensemble générique de modules de calcul (Mi) de paramètres, au moins certains desdits modules de calcul (Mi) étant destinés à être utilisés pour des calculs de gains d'au moins une loi de pilotage relative à au moins un axe de pilotage donné de l'aéronef, ledit ensemble générique de modules de calcul 15 utilisant des premières valeurs illustrant des coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant des caractéristiques de délais et de filtrage d'une chaîne de contrôle relative à l'axe de pilotage donné ; - au moins une unité de saisie de données (4) configurée pour saisir, dans au moins une unité de calcul (6, 7, 8) associée à un axe de pilotage donné de l'aéronef, des premières 20 valeurs illustrant les coefficients aérodynamiques de l'aéronef et des secondes valeurs définissant les caractéristiques de délais et de filtrage de la chaîne de contrôle relative audit axe de pilotage ; - au moins une liaison d'entrée de données (9) configurée pour, lors d'un vol de l'aéronef, entrer dans ladite unité de calcul (6, 7, 8) au moins une valeur de commande 25 courante ; et - ladite au moins une unité de calcul (6, 7, 8) qui est configurée pour calculer les gains de la loi de pilotage en utilisant au moins une partie dudit ensemble générique de modules de calcul (Mi), ladite unité de calcul (6, 7, 8) étant configurée pour calculer des ordres de commande destinés à au moins un actionneur (16, 17, 18) d'une gouverne 30 apte à commander l'aéronef selon ledit axe de pilotage conformément à ladite valeur de commande courante de l'aéronef, à l'aide d'une variable asservie fournie dans un état 305 7 3 70 29 brut, les ordres de commande ainsi calculés étant transmis à l'actionneur (16, 17, 18) de la gouverne. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte : 5 - une unité de calcul (6) associée à l'axe de tangage ; - une unité de calcul (8) associée à l'axe de roulis ; et - une unité de calcul (7) associée à l'axe de lacet. 14. Système selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il comporte de plus : 10 - au moins un organe de commande (11, 12) actionnable, configuré pour générer une valeur de commande ; et - au moins un actionneur (16, 17, 18) d'une gouverne, configuré pour actionner la gouverne en fonction d'ordres de commande reçus. 15. Aéronef, 15 caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande de vol (1) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 12 à 14.