Brevet FR3101968A1 — publié le 20210416

Système et procédé de commande d’un actionneur d’une gouverne d’un aéronef. Le système de commande (10) d’un actionneur (18) d’une gouverne d’un aéronef (1) comprend une unité de traitement (14) configurée pour : - acquérir un ensemble de N valeurs d’un même paramètre, N étant égal à 2 x p ou à 2 x p+1, p étant un nombre entier supérieur ou égal à 2 ; - déterminer une valeur votée dudit paramètre au moyen d’un voteur (15) à N entrées. Le voteur à N entrées comprend un module (22) de détermination de deux valeurs intermédiaires (Si1, Si2) parmi les valeurs d’un sous-ensemble de 2 x p valeurs de l’ensemble de N valeurs du paramètre, ce module (22) comprenant : - au moins p+1 voteurs (V1, V2 … Vp+1) à 2 x p-1 entrées, recevant en entrée des sous-ensembles distincts de 2 x p-1 entrées dudit sous-ensemble de 2 x p entrées ; - deux sous-modules (26, 28) de détermination respectivement d’une valeur maximale et d’une valeur minimale, recevant chacun en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées et fournissant en sortie les deux valeurs intermédiaires. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Système et procédé de commande d’un actionneur d’une gouverne d’un aéronef. L’invention est relative au domaine des systèmes avioniques embarqués dans les aéronefs. Un aéronef comporte un ensemble de calculateurs avioniques, en particulier un ensemble de calculateurs de commandes de vol en charge de déterminer des signaux de commande d’actionneurs des différentes gouvernes de l’aéronef. Un signal de commande d’un actionneur est généralement déterminé en fonction d’un ensemble de paramètres, tels par exemple qu’une vitesse de l’aéronef, une altitude de l’aéronef, un angle d’incidence de l’aéronef, etc. Pour des raisons de disponibilité des fonctions avioniques de l’aéronef, chaque paramètre est généralement mesuré ou estimé en fonction d’informations ou de signaux acquis de façon redondante auprès de plusieurs sources d’information correspondant par exemple à des capteurs redondants. Il est ainsi usuel d’acquérir 3 valeurs redondantes d’un même paramètre, par exemple issues de 3 capteurs. Généralement, le système de commandes de vol comprend un voteur à 3 entrées qui reçoit en entrée ces 3 valeurs du paramètre. Ce voteur fournit à sa sortie la valeur médiane desdites 3 valeurs. Cette valeur médiane est utilisée par le système de commandes de vol en tant que valeur dudit paramètre pour déterminer le signal de commande de l’actionneur considéré. L’utilisation d’un voteur permet notamment de s’affranchir d’une valeur divergente du paramètre fournie par un capteur en panne et d’améliorer la disponibilité de la mesure du paramètre. Comme indiqué précédemment, les systèmes de commandes de vol actuels utilisent généralement des voteurs à 3 entrées permettant d’obtenir une valeur médiane de 3 valeurs d’un paramètre. Toutefois, à l’avenir il est envisagé d’améliorer le niveau de redondance des systèmes de commandes de vol, en utilisant un nombre plus élevé de valeurs d’un même paramètre, ces valeurs pouvant être aussi bien issues de capteurs que déterminées au moyen d’estimateurs (ces valeurs étant alors estimées au moyen d’un modèle mathématique en fonction de valeurs d’autres paramètres et/ou de mesures issues de capteurs). Cela permettra en particulier d’utiliser des capteurs de types dissimilaires pour un même paramètre. Il est ainsi envisagé d’utiliser 5 ou 7 valeurs pour certains paramètres, voire parfois un nombre supérieur de valeurs. Pour déterminer le signal de commande d’un actionneur, le système de commandes de vol devra alors utiliser un voteur comportant autant d’entrées que de valeurs considérées d’un même paramètre, pour déterminer une valeur médiane pour ce paramètre. Ainsi, il sera nécessaire de mettre en œuvre des voteurs comportant un nombre d’entrées supérieur à 3. Les calculateurs de commandes de vol d’un aéronef disposent généralement de ressources (taille mémoire, puissance du processeur) relativement limitées. Par conséquent, les logiciels mis en œuvre dans les calculateurs de commandes de vol d’un aéronef doivent utiliser le moins de ressources possible, en particulier du temps de processeur, c’est-à-dire effectuer le moins possible d’opérations élémentaires. Ces logiciels sont généralement mis en œuvre au moyen de langages graphiques de programmation, par exemple tels que SCADE. Les algorithmes sont ainsi décrits en reliant des symboles enregistrés dans une bibliothèque. Cela permet aux concepteurs et aux mainteneurs desdits logiciels d’en visualiser facilement le fonctionnement. Ces logiciels sont exécutés selon un principe de temps réel, au cours de pas d’exécution successifs. Afin de garantir la rapidité d’exécution desdits logiciels, il est requis d’éviter le stockage en mémoire de résultats intermédiaires. En effet, un résultat enregistré en mémoire au cours d’un pas d’exécution donné ne peut être réutilisé qu’à partir du pas d’exécution suivant. Les librairies des langages graphiques précités comprennent un symbole correspondant à un voteur à 3 entrées, fournissant en sortie la valeur médiane parmi les valeurs appliquées aux dites 3 entrées. Ce voteur est prévu pour être exécuté en un seul pas d’exécution du logiciel. Pour réaliser un voteur ayant un nombre N d’entrées supérieur à 3, fournissant en sortie la valeur médiane des valeurs appliquées à ces N entrées, il existe des algorithmes basés sur des méthodes de tri des valeurs d’entrée. Ces algorithmes nécessitent le stockage en mémoire de résultats intermédiaires, ce qui nécessiterait plusieurs pas d’exécution d’un programme temps réel dans un calculateur de commandes de vol. Cela entraînerait des retards dans le calcul de la valeur médiane d’un paramètre, ce qui pourrait ne pas être compatible avec des contraintes de temps de détection de valeurs erronées du paramètre. De plus, leur représentation au moyen d’un langage graphique serait complexe, ce qui rendrait difficile leur lecture par les concepteurs et les mainteneurs des logiciels. La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ce problème. Elle concerne un système de commande d’un actionneur d’une gouverne d’un aéronef, ledit système comprenant une unité de traitement configurée pour : - acquérir d’un ensemble de sources d’informations de l’aéronef, un ensemble de valeurs d’un même paramètre, ledit ensemble comprenant un nombre N de valeurs ; - déterminer au moyen d’un voteur à N entrées, une valeur dite valeur votée, dudit paramètre en fonction de l’ensemble de N valeurs dudit paramètre ; et - déterminer un signal de commande dudit actionneur en fonction de la valeur votée dudit paramètre, le système de commande étant configuré pour appliquer ce signal de commande à l’actionneur. Le système de commande est remarquable en ce que, lorsque l’ensemble de valeurs du paramètre comprend un nombre N de valeurs supérieur à trois, N étant égal à 2 x p ou à 2 x p+1 selon que N est pair ou impair, p étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, le voteur à N entrées comprend un module de détermination de deux valeurs intermédiaires parmi les valeurs d’un sous-ensemble de 2 x p valeurs de l’ensemble de N valeurs du paramètre, ce module de détermination de deux valeurs intermédiaires comprenant : - un ensemble d’au moins p+1 voteurs à 2 x p-1 entrées, lesdits voteurs à 2 x p-1 entrées recevant en entrée des sous-ensembles distincts de 2 x p-1 entrées dudit sous-ensemble de 2 x p entrées ; - un sous-module de détermination d’une valeur maximale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées et fournissant en sortie une première des deux valeurs intermédiaires ; et - un sous-module de détermination d’une valeur minimale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées et fournissant en sortie une deuxième des deux valeurs intermédiaires. Ainsi, le voteur à N entrées conforme à l’invention est basé sur l’utilisation d’un ensemble de voteurs ayant un nombre d’entrées impair immédiatement inférieur au nombre d’entrées N. Un tel ensemble de voteurs est simple à représenter au moyen d’un langage de programmation graphique. Les modules de détermination des valeurs minimale et maximale sont également simples à représenter au moyen d’un langage de programmation graphique. Lorsque ledit ensemble de voteurs correspond à des voteurs ayant un nombre d’entrées supérieur à 3, ces voteurs peuvent eux-mêmes être représentés en utilisant le principe de l’invention. Ainsi, en utilisant le principe de l’invention de façon récursive, il est possible de représenter un voteur ayant un nombre N quelconque d’entrées sur la base de voteurs à 3 entrées. Les voteurs à 3 entrées, ainsi que les modules de détermination des valeurs minimale et maximale ne nécessitent qu’un seul pas d’exécution d’un logiciel temps réel. Par conséquent, le voteur à N entrées conforme à l’invention est mis en œuvre en un seul pas d’exécution du logiciel temps réel d’un calculateur de commandes de vol d’un aéronef. Dans un mode de réalisation, lorsque le nombre N est un nombre pair égal à 2 x p, le voteur à N entrées comprend en outre un sous-module de calcul d’une valeur moyenne, lequel reçoit en entrées les deux valeurs intermédiaires et, la sortie du voteur à N entrées correspond à la sortie du sous-module de calcul de la valeur moyenne. Dans un autre mode de réalisation, lorsque le nombre N est un nombre impair égal à 2 x p+1, le voteur à N entrées comprend en outre un voteur à 3 entrées, ledit voteur à 3 entrées recevant en entrées d’une part celle des N entrées n’appartenant pas audit sous-ensemble de 2 x p entrées et d’autre part les deux valeurs intermédiaires et, la sortie du voteur à N entrées correspond à la sortie du voteur à 3 entrées. De façon particulière, le nombre N est égal à 5 et le module de détermination de deux valeurs intermédiaires comprend 3 voteurs à 3 entrées. De façon particulière encore, le nombre N est égal à 7 et le module de détermination de deux valeurs intermédiaires comprend 4 voteurs à 5 entrées. De façon avantageuse, pour déterminer le signal de commande de l’actionneur en fonction de la valeur votée du paramètre, l’unité de traitement détermine en outre une valeur pondérée du paramètre, cette valeur pondérée correspondant à une moyenne pondérée de la valeur votée et des deux valeurs intermédiaires, et l’unité de traitement détermine le signal de commande de l’actionneur en fonction de ladite moyenne pondérée. De façon avantageuse encore, pour déterminer le signal de commande de l’actionneur en fonction de la valeur votée du paramètre, l’unité de traitement détermine en outre une valeur moyenne des N valeurs du paramètre ainsi qu’une valeur dite passivée du paramètre, cette valeur passivée correspondant à la sortie d’un voteur à 3 entrées recevant en entrées ladite valeur moyenne, la valeur votée augmentée d’une valeur de seuil et la valeur votée diminuée de la valeur de seuil, et l’unité de traitement détermine le signal de commande de l’actionneur en fonction de ladite valeur passivée. L’invention est également relative à un procédé de commande d’un actionneur d’une gouverne d’un aéronef, ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par une unité de traitement d’un système de commande de l’actionneur : - acquérir d’un ensemble de sources d’informations de l’aéronef, un ensemble de valeurs d’un même paramètre, ledit ensemble comprenant un nombre N de valeurs ; - déterminer au moyen d’un voteur à N entrées, une valeur dite valeur votée, dudit paramètre en fonction de l’ensemble de N valeurs dudit paramètre ; et - déterminer un signal de commande dudit actionneur en fonction de la valeur votée dudit paramètre, le procédé comprenant en outre une étape consistant à appliquer, par système de commande, ce signal de commande à l’actionneur. Le procédé est remarquable en ce que, lorsque l’ensemble de valeurs du paramètre comprend un nombre N de valeurs supérieur à trois, N étant égal à 2 x p ou à 2 x p+1 selon que N est pair ou impair, p étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, l’étape de détermination de la valeur votée par le voteur à N entrées comprend la détermination de deux valeurs intermédiaires parmi les valeurs d’un sous-ensemble de 2 x p valeurs de l’ensemble de N valeurs du paramètre, selon les sous-étapes suivantes : - mettre en œuvre un ensemble d’au moins p+1 voteurs à 2 x p-1 entrées, lesdits voteurs à 2 x p-1 entrées recevant en entrée des sous-ensembles distincts de 2 x p-1 entrées dudit sous-ensemble de 2 x p entrées ; - déterminer une première des deux valeurs intermédiaires correspondant à une sortie d’un sous-module de détermination d’une valeur maximale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées ; et - déterminer une deuxième des deux valeurs intermédiaires correspondant à une sortie d’un sous-module de détermination d’une valeur minimale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées. L’invention est également relative à un aéronef comprenant un tel système de commande d’un actionneur d’une gouverne. Système de commande (10) d’un actionneur (18) d’une gouverne d’un aéronef (1), ledit système comprenant une unité de traitement (14) configurée pour : - acquérir d’un ensemble (12) de sources d’informations (12a, 12b … 12k) de l’aéronef, un ensemble de valeurs d’un même paramètre, ledit ensemble comprenant un nombre N de valeurs ; - déterminer au moyen d’un voteur (15) à N entrées, une valeur dite valeur votée, dudit paramètre en fonction de l’ensemble de N valeurs dudit paramètre ; et - déterminer un signal de commande dudit actionneur en fonction de la valeur votée dudit paramètre, le système de commande étant configuré pour appliquer ce signal de commande à l’actionneur, caractérisé en ce que, lorsque l’ensemble de valeurs du paramètre comprend un nombre N de valeurs supérieur à trois, N étant égal à 2 x p ou à 2 x p+1 selon que N est pair ou impair, p étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, le voteur à N entrées comprend un module (22) de détermination de deux valeurs intermédiaires (Si1, Si2) parmi les valeurs d’un sous-ensemble de 2 x p valeurs de l’ensemble de N valeurs du paramètre, ce module de détermination de deux valeurs intermédiaires comprenant : - un ensemble (24) d’au moins p+1 voteurs (V1, V2 … Vp+1) à 2 x p-1 entrées, lesdits voteurs à 2 x p-1 entrées recevant en entrée des sous-ensembles distincts de 2 x p-1 entrées dudit sous-ensemble de 2 x p entrées ; - un sous-module (26) de détermination d’une valeur maximale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées et fournissant en sortie une première (Si1) des deux valeurs intermédiaires ; et - un sous-module (28) de détermination d’une valeur minimale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées et fournissant en sortie une deuxième (Si2) des deux valeurs intermédiaires. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le nombre N est un nombre pair égal à 2 x p, le voteur à N entrées comprend en outre un sous-module (30) de calcul d’une valeur moyenne, lequel reçoit en entrées les deux valeurs intermédiaires et, la sortie du voteur à N entrées correspond à la sortie du sous-module de calcul de la valeur moyenne. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le nombre N est un nombre impair égal à 2 x p+1, le voteur à N entrées comprend en outre un voteur (32) à 3 entrées, ledit voteur à 3 entrées recevant en entrées d’une part celle des N entrées n’appartenant pas audit sous-ensemble de 2 x p entrées et d’autre part les deux valeurs intermédiaires (Si1, Si2) et, la sortie du voteur à N entrées correspond à la sortie du voteur (32) à 3 entrées. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre N est égal à 5 et le module (22) de détermination de deux valeurs intermédiaires comprend 3 voteurs à 3 entrées. Système selon a revendication 3, caractérisé en ce que le nombre N est égal à 7 et le module (22) de détermination de deux valeurs intermédiaires comprend 4 voteurs à 5 entrées. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour déterminer le signal de commande de l’actionneur en fonction de la valeur votée du paramètre, l’unité de traitement détermine en outre une valeur pondérée du paramètre, cette valeur pondérée correspondant à une moyenne pondérée de la valeur votée et des deux valeurs intermédiaires, et l’unité de traitement détermine le signal de commande de l’actionneur en fonction de ladite moyenne pondérée. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour déterminer le signal de commande de l’actionneur en fonction de la valeur votée du paramètre, l’unité de traitement détermine en outre une valeur moyenne des N valeurs du paramètre ainsi qu’une valeur dite passivée du paramètre, cette valeur passivée correspondant à la sortie d’un voteur (42) à 3 entrées recevant en entrées ladite valeur moyenne, la valeur votée augmentée d’une valeur de seuil (Th) et la valeur votée diminuée de la valeur de seuil (Th), et l’unité de traitement détermine le signal de commande de l’actionneur en fonction de ladite valeur passivée. Procédé de commande d’un actionneur (18) d’une gouverne d’un aéronef (1), ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par une unité de traitement (14) d’un système (10) de commande de l’actionneur : - acquérir d’un ensemble (12) de sources d’informations (12a, 12b … 12k) de l’aéronef, un ensemble de valeurs d’un même paramètre, ledit ensemble comprenant un nombre N de valeurs ; - déterminer au moyen d’un voteur (15) à N entrées, une valeur dite valeur votée, dudit paramètre en fonction de l’ensemble de N valeurs dudit paramètre ; et - déterminer un signal de commande dudit actionneur en fonction de la valeur votée dudit paramètre, le procédé comprenant en outre une étape consistant à appliquer, par système de commande (10), ce signal de commande à l’actionneur (18), caractérisé en ce que, lorsque l’ensemble de valeurs du paramètre comprend un nombre N de valeurs supérieur à trois, N étant égal à 2 x p ou à 2 x p+1 selon que N est pair ou impair, p étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, l’étape de détermination de la valeur votée par le voteur à N entrées comprend la détermination de deux valeurs intermédiaires (Si1, Si2) parmi les valeurs d’un sous-ensemble de 2 x p valeurs de l’ensemble de N valeurs du paramètre, selon les sous-étapes suivantes : - mettre en œuvre un ensemble (24) d’au moins p+1 voteurs (V1, V2 … Vp+1) à 2 x p-1 entrées, lesdits voteurs à 2 x p-1 entrées recevant en entrée des sous-ensembles distincts de 2 x p-1 entrées dudit sous-ensemble de 2 x p entrées ; - déterminer une première (Si1) des deux valeurs intermédiaires correspondant à une sortie d’un sous-module (26) de détermination d’une valeur maximale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées ; et - déterminer une deuxième (Si2) des deux valeurs intermédiaires correspondant à une sortie d’un sous-module (28) de détermination d’une valeur minimale, recevant en entrée les sorties des différents voteurs à 2 x p-1 entrées. Aéronef (1), caractérisé en ce qu’il comprend un système (10) de commande d’un actionneur (18) d’une gouverne selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.