Brevet FR3074293A1 (20190531)

REVENDICATIONS1. Procédé de détection et de diagnostic de vibrations d'un aéronef liées à un phénomène d'usure mécanique de pièces mécaniques, les pièces mécaniques faisant partie d'une articulation correspondant soit à une rotule (2a) articulant une tige de commande (3) d'au moins un actionneur (4) à au moins une gouverne (5), - soit à une ligne de charnière (2b) articulant la ou les gouvernes (5) à l'aéronef, le ou les actionneurs (4) étant configurés pour faire bouger la position (y) de la ou des gouvernes (5) en fonction d'une consigne (x) fournie au ou aux actionneur (4), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes pour chacun des actionneurs (4) : - une étape (El) ) de construction de test, mise en oeuvre par un module de construction de test (6), consistant à définir un modèle de la position (y) de la ou des gouvernes (5) selon deux hypothèses de test : o une première hypothèse de test pour laquelle il n'existe pas de vibration liée à une usure mécanique dans l'articulation (2a, 2b), o une deuxième hypothèse de test pour laquelle il existe une vibration liée à une usure mécanique dans l'articulation (2a, 2b) ; - une étape (E2) d'acquisition consistant à acquérir au moins une mesure de position (y) de la ou des gouvernes (5) par un capteur (7) ; - une étape (E3) de décision, mise en oeuvre par un module de décision (10), consistant à décider si la première hypothèse doit être rejetée ou retenue, à l'aide d'un test statistique, à partir du ou des mesures de position (y) de la ou des gouvernes (5) et de la première hypothèse de test ; si la première hypothèse est rejetée, le procédé comprend en outre : 36 - une étape (E4) d'estimation, mise en oeuvre par un module d'estimation (14), consistant à estimer une amplitude (Â) et une durée (D) de la vibration à partir du modèle selon les deux hypothèses de test ; - une étape (E5) de calcul d'un indicateur, mise en oeuvre par un module 5 de calcul (15), consistant à calculer un indicateur de confort et de pilotabilité (1(t)) à partie de l'estimation de l'amplitude (Â) et de la durée (D) de la vibration ; - une étape (E6) de comparaison, mise en oeuvre par un module de comparaison (16), consistant à comparer l'indicateur de confort et de la pilotabilité (./(t)) à une échelle de valeurs de criticité (19) pour obtenir un indicateur de criticité ; - une étape (E7) d'envoi, mise en oeuvre par un module d'envoi (17), consistant à envoyer un signal représentatif de l'indicateur de criticité à un dispositif utilisateur (18). 15\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (E3) de décision comprend les sous-étapes suivantes : - une première sous-étape (E31) d'estimation de paramètres inconnus, mise en oeuvre par un premier sous-module d'estimation (11), consistant à 20 estimer des paramètres inconnus (a0, a1, Ar) et iell) du modèle ; - une sous-étape (E32) de calcul d'une variable de décision, mise en oeuvre par un sous-module de calcul (12), consistant à calculer, à l'aide du test statistique, une variable de décision (GLRT, GLRT") à partir du ou des mesures de position (y) de la ou des gouvernes (5) et des deux hypothèses 25 de test ; - une première sous-étape (E33) de comparaison, mise en oeuvre par un premier sous-module de comparaison (13), consistant à comparer la variable de décision (GLRT, GLRT") à une première valeur seuil (n) prédéterminée, la première hypothèse étant retenue si la variable de décision (GLRT, GLRT") est inférieure à la première valeur seuil (n), la première hypothèse étant rejetée 37 et la deuxième hypothèse étant retenue si la variable de décision (GLRT, GLRT") est supérieure à la première valeur seuil (y1).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le modèle de la position (y) de la ou des gouvernes (5) 5 est défini en fonction de la consigne (x) fournie au ou aux actionneurs (4), l'étape (E2) d'acquisition consistant à acquérir en outre un signal représentatif de la consigne (x) fournie au ou aux actionneurs (4).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : 10 - l'étape (E2) d'acquisition consiste en outre à acquérir au moins une mesure d'accélération verticale (Ni) et au moins une mesure d'accélération latérale (Ny) par un capteur d'accélération verticale et d'accélération latérale (28) ; - l'étape (E3) de décision comprend en outre : 15 o une première (E39) sous-étape d'analyse spectrale, mise en oeuvre par un premier sous-module d'analyse spectrale (29), consistant à calculer un périodogramme de la ou des mesures d'accélération latérale (Ny) et de la ou des mesures d'accélération verticale (Ni) et à calculer une valeur du périodogramme à une 20 valeur de fréquence estimée lors de la première sous-étape (E31) d'estimation de paramètres inconnus ; o une deuxième sous-étape (E310) de comparaison, mise en oeuvre par un deuxième sous-module de comparaison (30), consistant à comparer la valeur du périodogramme à la fréquence 25 estimée à une deuxième valeur seuil prédéterminée (y2), la première hypothèse étant réputée retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence estimée est inférieure à la deuxième valeur seuil (y2), la première hypothèse étant réputée rejetée et la deuxième hypothèse étant réputée retenue si la valeur du 38 périodogramme à la fréquence estimée est supérieure à la deuxième valeur seuil (y2) ; o une sous-étape (E311) de décision, mise en oeuvre par un sous-module de décision (31), consistant à retenir ou rejeter la première 5 hypothèse, la première hypothèse étant retenue si la première hypothèse est retenue dans la première sous-étape (E33) de comparaisons et si elle est réputée retenue dans la deuxième sous-étape (E310) de comparaison, la première hypothèse étant rejetée et la deuxième hypothèse étant retenue si elle est rejetée dans la 10 première sous-étape (E33) de comparaison ou si elle est réputée rejetée dans la deuxième sous-étape (E310) de comparaison.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que : - le modèle selon la première hypothèse a pour expression y(n) = 15 Ax(n - p) + w(n), - le modèle selon la deuxième hypothèse a pour expression : y(n) .1x(n - p) + 11 cos(2/rfn) + /2 sin(27rfri) + w(n) ; dans lesquelles : - x représente la consigne fournie au ou aux actionneurs (4), 20 - y représente la mesure de position de la ou des gouvernes (5), - n correspond à une valeur itérative comprise entre 0 et N 1, où N représente le nombre de mesures de position (y) de la ou des gouvernes (5) dans une fenêtre d'observation, - À. représente une atténuation ou une amplification des mesures de 25 position (y) de la ou des gouvernes (5), - p représente un retard sur la consigne (x) introduit par le ou les actionneurs (4), - 11 et 12 représentent des paramètres liés à une amplitude (A) et à une phase ((k) de l'anomalie considérée comme une sinusoïde, l'amplitude ayant pour expression A=-,1112_+q, la phase ayant pour expression arctan (- - f représente la fréquence de la vibration à détecter, - w représentant un bruit gaussien, 5 les paramètres inconnus (a0, ai, 130 et /1) ont pour expressions : 10\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que : - la première sous-étape (E31) d'estimation de paramètres inconnus (a0, ai, fle, fli) consiste à estimer les paramètres inconnus (a0, al, po, .fll) par une estimation du maximum de vraisemblance avec une approche du type 15 moindres carrés ; - le test statistique mis en oeuvre par la sous-étape (E32) de calcul d'une variable de décision (GLRT, GLRT") correspond à un test de rapport de vraisemblances généralisé dont la variable de décision (GLRT, GLRT") a pour expression : 21az (111-1Laô) linl(i) Yr) " 20 GLRT = - GLRT" = - lifili0(c,-6,y112), dans lesquelles : o = H(a) (1-if (ai)Hi(ai))-1 lir (ai) avec î = 0 ou 1, O = 1 - x(-p) o Ho(%) = x(1 - p) (N - 1- p) 39 40 \ ( x(-p) 1 0 11 - -cf) o 1(al) = x(1 p) , cos(2/rf) sin(27 x(N -.1- p) cos(27rf(N - 1)) sin(2n-f('N - 1))) la première valeur seuil (h.) a pour expression yi = Q;1(PFA), dans laquelle : oQz1 correspond à la fonction inverse d'une fonction de répartition 5 complémentaire de loi du x2centrée à r degrés de liberté, o PFA correspond à une probabilité de fausses alarmes.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que : - l'amplitude estimée (Â) de la vibration dans l'étape (E4) d'estimation a 10 pour expression Â = jr2 + r22, - la durée estimée (t) de la vibration est calculée sur au moins une fenêtre d'observation glissante et a pour expression D = W + (W - Ws)(E Bs(n) - 1), dans laquelle : o W représente une largeur de la ou des fenêtres glissantes, 15 o Ws représente une superposition entre deux fenêtres glissantes, o /3, est égal à une valeur booléenne prenant la valeur 1, quand la variable de décision est supérieure à la première valeur seuil (n).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'indicateur de confort et de pilotabilité (./(t)) calculé à 20 l'étape (ES) de calcul d'un indicateur a pour expression i(t) = kwf1, Â2 - dt, dans laquelle kw correspond à un coefficient d'usure établi empiriquement.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (E3) de décision comprend les sous-étapes suivantes :\n<CLM>\1\t- une sous-étape (E34) d'estimation de paramètres inconnus, mise en oeuvre par un sous-module d'estimation (23), consistant à estimer des paramètres inconnus (a0, a1fi'0 et (3.3.) du modèle ; - une sous-étape (E35) de calcul de résidu, mise en oeuvre par un sous- 5 module de calcul de résidu (24), consistant à calculer au moins un résidu de la position (y) de la ou des gouvernes (5) ; - une deuxième sous-étape (E36) d'analyse spectrale, mise en oeuvre par un deuxième sous-module d'analyse spectrale (25), consistant à calculer un périodogramme du ou des résidus de la position (y) de la ou des 10 gouvernes (5), - une troisième sous-étape (E37) de détermination d'un maximum, mise en oeuvre par un sous-module de détermination de maximum (26), consistant à déterminer une fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum, 15 - une troisième sous-étape (E38) de comparaison, mise en oeuvre par un troisième sous-module de comparaison (27), consistant à comparer la valeur du périodogramme calculée à la fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum à une troisième valeur seuil (y3), la première hypothèse étant retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence pour laquelle le 20 périodogramme a une valeur maximum est inférieure à la troisième valeur seuil (y3), la première hypothèse étant rejetée et la deuxième hypothèse étant retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum est supérieure à la troisième valeur seuil (y3). 25\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que : - le modèle selon la première hypothèse a pour expression : y(n) = 2.1x(n -\n<CLM>\1\t+ .1.2y(n -\n<CLM>\1\t+ w(n), - le modèle selon la deuxième hypothèse a pour expression : y(n) 30 Àix(n -\n<CLM>\1\t+ /12y(n -\n<CLM>\1\t+ l cos(2n-fn) + 12 sin(2n-fn) + w(n), 42 dans lesquelles .11 et .À.2 représentent respectivement une atténuation ou une amplification de la consigne (x) fournie au ou aux actionneurs (4) et une atténuation ou une amplification de la mesure de position (y) de la ou des gouvernes (5). 5\n<CLM>\1\tDispositif de détection et de diagnostic de vibrations d'un aéronef liées à un phénomène d'usure mécanique de pièces mécaniques faisant partie d'une articulation correspondant : - soit à une rotule (2a) articulant une tige de commande (3) d'au moins un actionneur (4) à au moins une gouverne (5), 10 - soit à une ligne de charnière (2b) articulant la ou les gouvernes (5) à l'aéronef, le ou les actionneurs (4) étant configurés pour faire bouger la position de la ou des gouvernes (5) en fonction d'une consigne (x) fournie au ou aux actionneur (4), 15 caractérisé en ce qu'il comprend pour chacun des actionneurs (4) : - un module de construction de test (6) configuré pour définir un modèle de la position (y) de la ou des gouvernes (5) selon deux hypothèses de test : 0 une première hypothèse de test pour laquelle il n'existe pas de vibration liée à une usure mécanique dans l'articulation (2a, 2b), 20 o une deuxième hypothèse de test pour laquelle il existe une vibration liée à une usure mécanique dans l'articulation (2a, 2b) ; - un capteur (7) configuré pour acquérir au moins une mesure de position (y) de la ou des gouvernes (5) ; - un module de décision (10) configuré pour décider si la première 25 hypothèse doit être rejetée ou retenue, à l'aide d'un test statistique, à partir du ou des mesures de position (y) de la ou des gouvernes (5) et de la première hypothèse de test ; le dispositif (1) comprend en outre les modules suivants qui sont mis en oeuvre si la première hypothèse est rejetée : 43 - un module d'estimation (14) configure pour estimer une amplitude (Â) et une durée (?) de la vibration à partir du modèle selon les deux hypothèses de test ; - un module de calcul (15) configure pour calculer un indicateur de 5 confort et de pilotabilité (1(t)) à partir de l'estimation l'amplitude (Â) et de la durée (?) de la vibration ; - un module de comparaison (16) configure pour comparer l'indicateur de confort et de pilotabilité (1a)) à une échelle de valeurs de criticité (19) pour obtenir un indicateur de criticité; 10 - un module d'envoi (17) configure pour envoyer un signal représentatif de l'indicateur de criticité à un dispositif utilisateur (18).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le module de décision (10) comprend les sous-modules suivants : 15 - un premier sous-module d'estimation (11) de paramètres inconnus configure pour estimer des paramètres inconnus (as, al, fls et fli) du modèle ; - un sous-module de calcul (12) configure pour calculer, à l'aide du test statistique, la variable de décision (GLRT, GLRT") à partir du ou des mesures de position (y) de la ou des gouvernes (5) et des deux hypothèses de test ; 20 - un premier sous-module de comparaison (13) configure pour comparer la variable de décision (GLRT, GLRT") à une première valeur seuil (yi) prédéterminée, la première hypothèse étant retenue si la variable de décision (GLRT, GLRT") est inférieure à la première valeur seuil (yi), la première hypothèse étant rejetée et la deuxième hypothèse étant retenue si la variable 25 de décision (GLRT, GLRT") est supérieure à la première valeur seuil (n).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que : - le dispositif de détection (1) comprend en outre un capteur d'accélération verticale et d'accélération latérale (28) configure pour acquérir 44 au moins une mesure d'accélération verticale (Nz) et au moins une mesure d'accélération latérale (N); - le module de décision (10) comprend en outre : o un premier sous-module d'analyse spectrale (29) configuré pour 5 calculer un périodogramme de la ou des mesures d'accélération latérale (Ny) et de la ou des mesures d'accélération verticale (N2) et à calculer une valeur du périodogramme à une valeur de fréquence estimée par le premier sous-module d'estimation de paramètres inconnus (11) ; 10 o un deuxième sous-module de comparaison (30) configuré pour comparer la valeur du périodogramme à la fréquence estimée à une deuxième valeur seuil prédéterminée (y2), la première hypothèse étant réputée retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence estimée est inférieure à la deuxième valeur seuil (y2), 15 la première hypothèse étant réputée rejetée et la deuxième hypothèse étant réputée retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence estimée est supérieure à la deuxième valeur seuil (y2) ; o un sous-module de décision (31) configuré pour retenir ou rejeter 20 la première hypothèse, la première hypothèse étant retenue si la première hypothèse est retenue par le premier sous-module de comparaisons (13) et si elle est réputée retenue par le deuxième sous-module de comparaison (30), la première hypothèse étant rejetée et la deuxième hypothèse étant retenue si elle est rejetée 25 par le premier sous-module de comparaison (13) ou si elle est réputée rejetée par le deuxième sous-module de comparaison (30).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le module de décision (10) comprend les sous-modules suivants : 45 - un deuxième sous-module d'estimation (23) configuré pour estimer des paramètres inconnus (a0, a1, fl0 et pl) du modèle ; - un sous-module de calcul de résidu (24) configuré pour calculer au moins un résidu de la position (y) de la ou des gouvernes (5) ; 5 - un deuxième sous-module d'analyse spectrale (25) configuré pour calculer un périodogramme du ou des résidus de la position (y) de la ou des gouvernes (5), - un sous-module de détermination de maximum (26) configuré pour déterminer une fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur 10 maximum, - un troisième sous-module de comparaison (27), consistant à comparer la valeur du périodogramme calculée à la fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum à une troisième valeur seuil (y3), la première hypothèse étant retenue si la valeur du périodogramme à la 16 fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum est inférieure à la troisième valeur seuil (y3), la première hypothèse étant rejetée et la deuxième hypothèse étant retenue si la valeur du périodogramme à la fréquence pour laquelle le périodogramme a une valeur maximum est supérieure à la troisième valeur seuil (y3). 20\n<CLM>\1\tAéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection et de diagnostic (1) de vibrations d'un aéronef tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 11 à\n<CLM>\1\t25