Brevet FR3160223A1 — publié le 20250919

Procédé et système de détermination de l’usure d’un frein Ce procédé (PDU) permet de déterminer l’usure d’un frein causée par un freinage unique. Il comporte : - une étape d’obtention (E10) de variables d’états dudit freinage; et - une étape de détermination (E20) de ladite usure en utilisant un dispositif (CV) de détermination d’usure qui prend en compte lesdites variables d’états et des paramètres de modélisation d’usure, lesdits paramètres de modélisation d’usure étant préalablement déterminés en mettant en œuvre les étapes suivantes : - pour au moins une séquence de freinages uniques : obtention de variables d’états de chacun desdits freinages uniques de ladite séquence; obtention d’une usure cumulée du frein causée par l’ensemble des freinages uniques de ladite séquence ; - détermination de paramètres de modélisation dudit dispositif de détermination à partir desdites variables d’états et de ladite usure cumulée. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Procédé et système de détermination de l’usure d’un frein L’invention se situe dans le domaine général des dispositifs permettant de déterminer l’usure d’un frein. Elle trouve une application privilégiée mais non limitative pour la détermination de l’usure d’un frein d’un aéronef. Dans l’état actuel de la technique, les capteurs d’usure de freins n’ont pas la résolution suffisante pour déterminer l’usure causée par un unique freinage, mais seulement l’usure causée par une série de freinages. En particulier, les freins d’un aéronef se dégradent très lentement, et entre deux vols par exemple, la résolution des capteurs d’usure ne permet pas de faire la différence entre avant et après le vol. Une méthode développée consiste à faire plusieurs essais de manière à isoler les freinages qu’on peut isoler, puis en déduire les autres. Ainsi, par exemple, s’il est possible d’enchaîner plusieurs essais d’atterrissage, il est possible de mesurer l’usure cumulée causée par les freinages de l’ensemble de ces atterrissages, puis d’en déduire l’usure du frein causée par un seul d’atterrissage. Il est alors possible d’enchaîner un atterrissage et un taxi à chaud, de mesurer l’usure cumulée par ces deux phases, et d’en déduire l’usure du frein causée par le seul taxi à chaud. Une telle pratique est très fastidieuse à mettre en œuvre et ne donne pas de résultats satisfaisants car elle ne permet pas de tenir compte de conditions extérieures, telles que la température et la pression qui impactent fortement le phénomène de freinage. La présente invention vise une solution pour déterminer l’usure d’un frein qui ne présente pas ces inconvénients. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique, ce procédé comportant : - une étape d’obtention de variables d’états dudit freinage; et - une étape de détermination de ladite usure en utilisant un dispositif de détermination d’usure qui prend en compte lesdites variables d’états et des paramètres de modélisation d’usure, lesdits paramètres de modélisation d’usure étant préalablement déterminés en mettant en œuvre les étapes suivantes : - pour au moins une séquence de freinages uniques : a/ obtention de variables d’états de chacun desdits freinages uniques de ladite séquence ; b/ obtention d’une usure cumulée du frein causée par l’ensemble des freinages uniques de ladite séquence ; - détermination desdits paramètres de modélisation dudit dispositif de détermination à partir desdites variables d’états et de ladite usure cumulée. Corrélativement, l’invention concerne un système de détermination de l’ usure d’un frein causée par un freinage unique comportant: - un module d’obtention de variables d’états dudit freinage; et - un dispositif d’estimation d’usure qui prend en compte lesdites variables d’états et des paramètres de modélisation d’usure, lesdits paramètres de modélisation d’usure étant préalablement déterminés en mettant en œuvre les étapes suivantes : - pour au moins une séquence de freinages uniques : obtention de variables d’états de chacun desdits freinages uniques de ladite séquence ; obtention d’une usure cumulée du frein causée par l’ensemble des freinages uniques de ladite séquence; - détermination desdits paramètres de modélisation dudit dispositif de détermination à partir desdites variables d’états et de ladite usure cumulée. Ainsi, et d’une façon générale, l’invention propose de modéliser l’usure causée par un freinage unique par des paramètres déterminés à partir de l’usure cumulée résultant d’une séquence de freinages et des variables d’états au moment de chacun des freinages de la séquence. Dans cette divulgation, les variables d’états de chacun desdits freinages uniques peuvent par exemple être comprises parmi une température, une pression, une durée, mesurées lors dudit freinage unique. Selon un premier mode de réalisation, la détermination desdits paramètres de modélisation comprend : - pour chaque freinage unique, une détermination de l’usure individuelle causée par ce freinage à partir des variables d’états de ce freinage en utilisant ledit dispositif d’estimation ; - une détermination desdits paramètres de modélisation pour minimiser une différence entre la somme des usures individuelles usures individuelles et ladite usure cumulée. Dans un mode particulier de réalisation, chacune des usures individuelles causée par un freinage unique est estimée par un même réseau de neurones prenant en entrée les variables d’états de ce freinage unique. Dans un deuxième mode de réalisation, la détermination desdits paramètres de modélisation comprend une résolution d’un système linéaire qui définit ladite usure cumulée de ladite au moins une séquence comme une somme des usures individuelles causées par les freinages uniques de ladite séquence, chaque usure individuelle causée par un freinage unique étant une combinaison linéaire desdits paramètres de modélisation et de fonctions desdites variables d’états de ce freinage unique. Dans un mode de réalisation, le système linéaire qui définit ladite usure cumulée de ladite au moins une séquence est : où , et représentent respectivement lesdites variables d’états, lesdits paramètres de modélisation et ladite au moins une usure cumulée. Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé de détermination d’usure sont déterminées par des instructions de programme d’ordinateur. En conséquence, l’invention vise aussi un programme d’ordinateur sur un support d’informations, ce programme étant susceptible d’être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. Ce programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable. L’invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur. D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : FIG. 1 la FIG. 1 représente, dans son environnement, un système de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique conforme à l’invention. FIG. 2 la FIG. 2 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique conforme à l’invention ; FIG. 3 la FIG. 3 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé de configuration d’un dispositif d’estimation d’une usure individuelle d’un frein conforme à un premier mode de réalisation ; FIG. 4 la FIG. 4 représente un système de configuration d’un dispositif d’estimation d’une usure individuelle d’un frein conforme à ce premier mode de réalisation ; FIG. 5 la FIG. 5 représente un système de configuration d’un dispositif d’estimation d’une usure individuelle d’un frein conforme à un deuxième mode de réalisation ; FIG. 6 La FIG. 6 représente un réseau de neurones du système de configuration de la FIG. 5 ; FIG. 7 la FIG. 7 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé de configuration d’un dispositif d’estimation d’une usure individuelle d’un frein conforme à ce deuxième mode de réalisation ; FIG. 8 la FIG. 8 représente l’architecture matérielle d’un système de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique, dans un mode particulier de réalisation de l’invention ; et FIG. 9 la FIG. 9 représente l’architecture matérielle d’un système de configuration d’un dispositif d’estimation d’une usure individuelle dans un mode particulier de réalisation. Description détaillée de modes de réalisation La FIG. 1 représente, dans son environnement, un système SDU de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique conforme à l’invention. Dans le mode de réalisation décrit ici, ce système SDU est utilisé pour déterminer l’usure d’un frein F dans un aéronef AER. Il comporte un module MOD_OBT SDU d’obtention de variables d’états de l’aéronef au moment d’un freinage et un dispositif CV configuré pour déterminer l’usure du frein F causée par cet unique freinage en fonction de ces variables d’états et de paramètres de modélisation d’usure. Ce dispositif CV peut être considéré comme un capteur virtuel d’usure de frein. Les variables d’états sont par exemples obtenues à partir de données mesurées par des capteurs C i de l’aéronef et/ou de données fournies par un calculateur CAL de l’aéronef. Ces variables d’états sont par exemples une température et une pression au niveau du frein F au moment du freinage et une durée du freinage fournie par la calculateur CAL. Dans un mode de réalisation, l’usure du frein F causée par le freinage est enregistrée dans une mémoire M du système SDU de détermination d’usure. La FIG. 2 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé PDU de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique conforme à l’invention. Ce procédé comporte une étape E10 d’obtention de variables d’obtention de variables d’états de l’aéronef au moment d’un freinage et une étape E20 de détermination de l’usure du frein F causée par cet unique freinage en fonction de ces variables d’états et de paramètres de modélisation d’usure. A la figure 1, on a représenté un capteur réel CR configuré pour mesurer l’usure du frein F. Ce capteur réel n’est pas assez précis pour mesurer l’usure du frein F causée par un unique freinage , mais seulement l’usure du frein causée par une série de freinages.. Nous allons maintenant décrire un procédé et un système de configuration du dispositif CV de détermination d’usure dans deux modes de réalisation. Premier mode de réalisation La FIG. 3 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé PCD1 de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein F conforme à un premier mode de réalisation. On note l’usure causée par le i ème freinage d’une séquence de freinages S j. On rappelle que l’usure causée par le freinage dépend de variables d’états et on note les valeurs de ces variables d’états au moment de ce freinage. Le procédé PCD1 comporte une étape F101 d’obtention, pour au moins ce frein F, et pour au moins une séquence S j de plusieurs freinages : - les valeurs des variables d’états au moment de chacun des freinages de la séquence S j ; et - l’usure cumulée de ce frein causée par l’ensemble des freinages de la séquence S j . L’usure cumulée peut être mesurée par le capteur réel C R , par exemple en mesurant l’épaisseur du frein F avant la séquence de freinages, et l’épaisseur du frein après la séquence de freinages, l’usure cumulée étant obtenue par différence entre ces deux épaisseurs. L’usure cumulée résultant d’une série de freinages peut aussi être calculée par des capteurs extérieurs à l’aéronef AER, par exemple lorsque les freinages sont effectués lors d’une série d’essais par exemple. Elle peut aussi être déterminée par un système de simulation. Comme indiqué ci-dessus, le capteur réel C R peut ne pas avoir la capacité de mesurer l’usure causée par un unique freinage de la séquence S j mais uniquement l’usure cumulée résultant de tous les freinages de la séquence S j, autrement dit la différence entre l’épaisseur du frein F avant le premier freinage de la séquence et l’épaisseur du frein après le dernier freinage de la séquence. Dans ce premier mode de réalisation, on suppose que pour tout freinage unique , l’usure individuelle causée par un freinage unique est une combinaison linéaire de paramètres de modélisation et de fonctions des variables d’états de ce freinage unique . Avec ces notations : = = : équation (1) On suppose que les fonctions sont connues. Dans un cas particulier très simple à mettre en œuvre, l’usure individuelle est une combinaison linéaire des paramètres de modélisation et des variables d’états . = = : équation (2) Cette équation (2) peut s’écrire de façon matricielle sous la forme où , et représentent respectivement lesdites variables d’états , les paramètres de modélisation et les usures cumulées . Le procédé PCD1 comporte une étape F201 de détermination des paramètres de modélisation à partir des variables d’états , des usures cumulée et éventuellement des fonctions dans le cas général de l’équation (1). Cette étape F201 est une étape de résolution d’un système linéaire SL. Elle est connue de l’homme du métier. Elle permet de déterminer les paramètres de modélisation qui peuvent être utilisés pour configurer le dispositif de détermination d’usure CV de la FIG. 1 . La FIG. 4 représente un système SYS LIN de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein F conforme à un premier mode de réalisation. Dans le mode de réalisation décrit ici, ce système SYS LIN utilise une base de données BD qui comporte, pour au moins ce frein F, et pour au moins une séquence S j de plusieurs freinages : - l’usure cumulée de ce frein causée par l’ensemble des freinages de la séquence S j ; et - les valeurs des variables d’états au moment de chacun de ces freinages. Le système SYS LIN comporte un module MOD_OBT CDE configuré pour obtenir l’usure cumulée et les valeurs des variables d’états à partir de la base de données BD. Dans le mode de réalisation décrit ici, le système SYS LIN comporte un module MOD_SL configuré pour résoudre le système linéaire SL précité pour déterminer les paramètres de modélisation à partir des variables d’états , des usures cumulée et éventuellement des fonctions dans le cas général de l’équation (1). Deuxième mode de réalisation La FIG. 5 représente un système SYS NN de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein F conforme à un deuxième mode de réalisation. On rappelle que l’usure causée par un freinage dépend de plusieurs variables d’états et on note les valeurs de ces variables d’états au moment de ce freinage. On peut noter : . Ce deuxième mode de réalisation peut en particulier être mis en œuvre lorsque les usures individuelles causées par les freinages uniques ne peuvent pas être modélisés sous la forme d’une combinaison linéaire de paramètres de modélisation et de fonctions connues des variables d’états de ce freinage unique . Le système SYS NN vise à déterminer l’usure causée par chacun des freinages de la séquence S j , autrement dit à déterminer quel que soit i. Dans le mode de réalisation décrit ici, le système SYS NN utilise une base de données BD identique à celle du système SYS LIN décrit en référence à la FIG. 4 . Elle comporte, pour au moins le frein F, et pour au moins une séquence S j de plusieurs freinages : - l’usure cumulée de ce frein causée par l’ensemble des freinages de la séquence S j ; et - les valeurs des variables d’états au moment de chacun de ces freinages. Dans le mode de réalisation décrit ici, le système SYS NN comporte un module MOD_OBT CDE identique à celui du système SYS LIN , ce module étant configuré pour obtenir l’usure cumulée et les valeurs des variables d’états à partir de la base de données BD. Dans ce mode de réalisation, le système SYS NN de configuration utilise un réseau de neurones NN représenté à la FIG. 6 . Dans l’exemple de la FIG. 6 , on suppose une série S j de trois freinages ( i = 1 à 3) et trois variables d’états (l = 1 à 3). Ce réseau de neurones est paramétré par des poids qui constituent des paramètres de modélisation au sens de l’invention. Etant donné que l’usure causée par un freinage est nécessairement positive, le réseau de neurones peut avantageusement présenter dans sa dernière couche une contrainte de positivité, à savoir une fonction d’activation FA qui force cette positivité, sans ajout de biais après la fonction. A titre d’exemple les fonctions d’activation ReLU (Rectified Linear Unit) et LeakyReLU (fonction ReLU avec fuite) peuvent être utilisées à cet effet. On rappelle que ces fonctions sont mathématiquement définies par : et , où est une constante positive appelée taux de fuite. On note que dans ce réseau de neurones NN, chaque usure individuelle est déterminée par un même sous réseau de neurones nn prenant en entrée les variables d’états du freinage unique ayant causée cette usure individuelle. Le réseau de neurones NN comporte un additionneur ADD configuré pour sommer les usures individuelles des freinages de la série S j . Les paramètres sont déterminés de sorte à minimiser la différence entre la somme des usures individuelles calculée par l’additionneur ADD et l’usure cumulée résultant de tous les freinages de la séquence S j. La fonction de perte à optimiser selon les paramètres peut s’écrire : (équation 1). Les paramètres peuvent être utilisés pour configurer le dispositif de détermination d’usure CV de la FIG. 1 . La FIG. 7 représente, sous forme d’organigramme, les principales étapes d’un procédé PCD2 de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein F conforme à ce deuxième mode de réalisation. Le procédé PCD2 comporte une étape F102 d’obtention, pour au moins ce frein F, et pour au moins une séquence S j de plusieurs freinages : - les valeurs des variables d’états au moment de chacun des freinages de la séquence S j ; et - l’usure cumulée de ce frein causée par l’ensemble des freinages de la séquence S j . Cette étape est similaire à l’étape F101 déjà décrite du procédé PCD1. Le procédé PCD2 détermine, au cours d’une étape F102, les paramètres du réseau de neurones NN de la figure 6 qui minimisent la différence entre la somme des usures individuelles calculée par l’additionneur ADD et l’usure cumulée . Les paramètres peuvent être utilisés pour configurer le dispositif de détermination d’usure CV de la FIG. 1 . Normalisation des séquences Dans un mode de réalisation, les séquences S j n’ont pas toutes le même nombre J j de freinages. Pour en tenir compte, les équations (1) et (2) peuvent être normalisées par l’inverse du nombre de freinages. On obtient ainsi des freinages cumulés normalisés, comparables quels que soient le nombre de freinages dans la séquence. (équation (1)) (équation (2)) De la même façon, les valeurs des variables d’états peuvent être normalisées par à l’entrée du réseau NN. Dans un mode de réalisation, et comme représenté à la FIG. 8 , le système SDU de détermination de l’usure d’un frein a l’architecture matérielle d’un ordinateur. Il comporte un processeur 10A, une mémoire vive 10B, une mémoire morte 10C, une mémoire flash non volatile 10D, des moyens d'entrée/sortie 10E ainsi que des moyens de communication 10F. Ces moyens de communication 10F permettent en particulier au système SDU d’obtenir les variables d’états de l’aéronef au moment d’un freinage . La mémoire morte 10C constitue un support d’enregistrement conforme à l’invention, lisible par le processeur 10A et sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur PG SDU conforme à l’invention, comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de détermination de l’usure d’un frein tel que décrit à la FIG. 2 . Dans un mode de réalisation, et comme représenté à la FIG. 9 , le système SYS NN , SYS LIN de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein a l’architecture matérielle d’un ordinateur. Il comporte un processeur 20A, une mémoire vive 20B, une mémoire morte 20C, une mémoire flash non volatile 20D, des moyens d'entrée/sortie 20E ainsi que des moyens de communication 20F. Ces moyens de communication 20F permettent en particulier au système de configuration d’obtenir pour au moins une séquence S j de freinages : - l’usure cumulée de ce frein causée par l’ensemble des freinages de la séquence S j ; et - les valeurs des variables d’états au moment de chacun de ces freinages. La mémoire morte 20C du dispositif d’entraînement constitue un support d'enregistrement lisible par le processeur 20A et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur PROG PCD , comportant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de configuration d’un dispositif de détermination d’une usure individuelle d’un frein tel que décrit dans deux modes de réalisation en référence aux figures 3 et 7. Procédé (PDU) de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique comportant : une étape d’obtention (E10) de variables d’états dudit freinage; et une étape de détermination (E20) de ladite usure en utilisant un dispositif (CV) de détermination d’usure qui prend en compte lesdites variables d’états et des paramètres de modélisation d’usure , lesdits paramètres de modélisation d’usure étant préalablement déterminés en mettant en œuvre les étapes suivantes : pour au moins une séquence (S j ) de freinages uniques : a. obtention (F101, F102) de variables d’états de chacun desdits freinages uniques de ladite séquence (S j ) ; b. obtention (F101, F102) d’une usure cumulée du frein causée par l’ensemble des freinages uniques de ladite séquence (S j ) ; détermination (F201, F202) desdits paramètres de modélisation dudit dispositif de détermination (CV) à partir desdites variables d’états et de ladite usure cumulée . Procédé (PDU) de détermination d’usure selon la revendication 1 dans lequel la détermination (F202) desdits paramètres de modélisation comprend : pour chaque freinage unique , une détermination de l’usure individuelle causée par ce freinage à partir des variables d’états de ce freinage en utilisant ledit dispositif d’détermination (CV) ; une détermination desdits paramètres de modélisation pour minimiser une différence entre la somme des usures individuelles usures individuelles et ladite usure cumulée . Procédé (PDU) de détermination d’usure selon la revendication 2 dans lequel chacune desdites usures individuelles causée par un freinage unique est déterminée par un même réseau de neurones prenant en entrée les variables d’états de ce freinage unique. Procédé (PDU) de détermination d’usure selon la revendication 1 dans lequel la détermination (F201) desdits paramètres de modélisation comprend une résolution d’un système linéaire qui définit ladite usure cumulée de ladite au moins une séquence (S j ) comme une somme des usures individuelles causées par les freinages uniques de ladite séquence, chaque usure individuelle causée par un freinage unique étant une combinaison linéaire desdits paramètres de modélisation et de fonctions desdites variables d’états de ce freinage unique . Procédé (PDU) de détermination d’usure selon la revendication 4 dans lequel le système linéaire qui définit ladite usure cumulée de ladite au moins une séquence (S j ) est : où , et représentent respectivement lesdites variables d’états , lesdits paramètres de modélisation et ladite au moins une usure cumulée. Procédé (PDU) de détermination d’usure selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel lesdites variables d’états de chacun desdits freinages uniques sont comprises parmi une température, une pression, une durée, mesurées lors dudit freinage unique. Système (SDU) de détermination de l’usure d’un frein causée par un freinage unique comportant: un module (MOD_OBT SDU ) d’obtention de variables d’états dudit freinage; et un dispositif (CV) de détermination d’usure qui prend en compte lesdites variables d’états et des paramètres de modélisation d’usure, lesdits paramètres de modélisation d’usure étant préalablement déterminés en mettant en œuvre les étapes suivantes : pour au moins une séquence (S j ) de freinages uniques : c. obtention (F101, F102) de variables d’états de chacun desdits freinages uniques de ladite séquence (S j ) ; d. obtention (F101, F102) d’une usure cumulée du frein causée par l’ensemble des freinages uniques de ladite séquence (S j ) ; détermination (F201, F202) desdits paramètres de modélisation dudit dispositif de détermination (CV) à partir desdites variables d’états et de ladite usure cumulée . Programme d’ordinateur (PG PCD ) comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de détermination d’usure selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. Support (10C) comportant un programme d’ordinateur selon la revendication 8.