INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une itération du filtre de Kalman comprend deux étapes fondamentales : une étape de « prédiction » et une étape de « mise à jour ». Lors de l’étape de prédiction, le filtre de Kalman génère une estimée courante de l’état à l’aide d’une estimée obtenue lors d’une itération précédente. Au cours de la prédiction, Le filtre de Kalman se fonde sur une matrice dite d’évolution ou de transition, qui est représentative d’une évolution attendue du système dynamique. Par ailleurs, le filtre de Kalman reçoit une mesure, généralement fournie par un capteur. Lors de l’étape de mise à jour, le filtre de Kalman met à jour l’estimée courante de l’état, en réalisation un calcul dans lequel la mesure intervient. Dans la littérature, une mesure utilisée lors d’une mise à jour est appelée « observation ». L’observation permet de corriger des erreurs commises lors de l’étape de prédiction.
Comme indiqué précédemment, le filtre de Kalman fonctionne sur la base de l’hypothèse que les observations sont bruitées. Or, lorsqu’une mesure est excessivement bruitée, celle-ci ne permet pas de corriger une estimée courant de l’état considéré lorsque cette mesure est utilisée comme observation à l’étape de mise à jour.
Dans le document WO 2021/165626 A1, il a été proposé un procédé d’estimation d’un état comprenant un test sur une innovation avant la mise en œuvre d’une mise à jour par un filtre de Kalman. L’innovation est un terme spécifique qui dépend d’une mesure utilisable comme observation. Le test produit un résultat indiquant si la mesure est fiable ou non. Lorsque la mesure est considérée comme non fiable, la mesure n’est pas utilisée comme observation pour mettre à jour une estimée courante de l’état.
Toutefois, le test proposé dans le document WO 2021/165626 A1 a pour inconvénient d’être insensible à certains phénomènes qui affectent pourtant des mesures. En conséquence, ce test peut conclure que certaines mesures sont fiables, alors que leur utilisation comme observation dans l’étape de mise à jour s’avère contre-productive.
Un but de l’invention est d’estimer de manière plus fiable l’état de mouvement d’un système mobile en surmontant l’inconvénient évoqué ci-dessus.
Ce but est atteint par un procédé d’estimation d’un état de mouvement d’un système dynamique mobile à l’aide d’un estimateur fonctionnant par itérations successives, le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant des étapes de : prédiction par l’estimateur d’une estimée courante de l’état à partir d’un estimée précédente de l’état ; calcul d’une innovation courante à partir d’une estimée courante de l’état et d’une mesure fournie par un capteur ; calcul d’une grandeur représentative d’une instabilité temporelle de l’innovation sur un intervalle temporel, la grandeur étant calculée à partir de l’innovation courante et d’une innovation précédente calculée lors d’une itération précédente de l’estimateur ; comparaison entre la grandeur et un seuil représentatif d’une instabilité temporelle de référence ; et utilisation de la mesure comme observation par l’estimateur pour mettre à jour l’estimée courante de l’état, à condition que la comparaison révèle que l’innovation a une instabilité temporelle inférieure à la stabilité de référence.
Une fois soustraites les pertes par frottement induites par les différentes liaisons pivot qui, comme on l’a montré en figures 1 à 3, en figures en 6 à 8, et en figures 22 et 23, sont constituées de roulements à rouleaux 105 à faible frottement, le coefficient de performance de ladite pompe à chaleur 55 descend approximativement à sept virgule sept.
Si les moyens de refroidissement 19 sont constitués d’un échangeur air-eau 107 tel que montré en , et que la puissance cumulée consommée par les moto-ventilateurs 108 pour forcer les échanges thermiques entre l’air atmosphérique et l’eau qui circule dans ledit échangeur 107 est de cinq cent Watts, le coefficient de performance de ladite pompe à chaleur 55 descend à six virgule trois.
Fort de ces constats, on comprend tout l’intérêt de la configuration mécanique particulière du compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention car en effet, si, toutes choses égales par ailleurs, ledit compresseur-détendeur 1 possédait un embiellage conventionnel qui coopère avec un cylindre à liquide fixe, même avec un rapport bielle/manivelle de quatre c’est à dire avec une bielle particulièrement encombrante de huit-cent quarante millimètres de long, le coefficient de performance de la pompe à chaleur qui en résulterait descendrait à environ quatre, au lieu des six virgule trois accessibles avec ladite la configuration mécanique particulière dudit compresseur-détendeur lent 1 suivant l’invention.
Un tel coefficient de performance ne se distinguerait pas assez de celui des pompes à chaleur conventionnelles pour justifier d’un changement de technologie, et ce d’autant plus qu’une telle pompe à chaleur à cycle de Carnot utilisant un gaz sans changement de phase aurait toutes les chances d’être beaucoup plus lourde, volumineuse et encombrante que son homologue conventionnelle.
Le seul intérêt du remplacement des fluides frigorigènes tels que les hydrofluorocarbures par de l’air atmosphérique ne suffirait pas non plus à justifier d’un changement de technologie car le dioxyde de carbone prévu dans un proche avenir en remplacement desdits fluides restera acceptable au plan environnemental.
En revanche, un coefficient de performance de l’ordre six au lieu de quatre actuellement accessible représente une économie d’énergie à même service rendu de trente-trois pourcent, ce qui est très intéressant tant au niveau énergétique et économique, qu’au niveau environnemental.
Toutefois, ce coefficient de performance n’est accessible avec le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 selon l’invention qu’à la condition que les échanges de chaleur Q1 et Q2 montrés sur les diagrammes pression-volume de la s’opèrent avec une grande efficacité.
C’est pourquoi, en figures 1 à 4, en figures 8 et 9, et en , on a montré que des conduits échangeurs de chaleur 36 logés dans le réservoir à gaz et liquide 14 du compresseur 3 et du détendeur 4 peuvent par exemple être formés d’un enroulement de tuyau de cuivre 109 dans lequel circule un fluide caloporteur 37, et constituer à la fois les moyens d’échange et d’accumulation de chaleur 16 et les moyens d’export ou d’apport de chaleur 17.
Selon cette configuration particulière du compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention, les conduits échangeurs de chaleur 36 prennent ou cèdent de la chaleur au liquide de travail 13 et au gaz de travail 5, puis, le fluide caloporteur 37 qui circule dans lesdits conduits 36 transporte ladite chaleur depuis les moyens de refroidissement 19 ou vers les moyens de chauffage 18.
On remarque en figures 3 et 4 que les spires que forme l’enroulement de tuyau de cuivre 109 sont maintenues en place les unes par rapport aux autres par des baffles de séparation 110 auxquels pourraient éventuellement s’ajouter des ailettes externes qui augmentent la surface de contact du conduit échangeur de chaleur 36 avec le liquide de travail 13 ou le gaz de travail 5.
Aussi, quand le piston hydraulique 10 est positionné à son point mort bas et que le volume variable pneumatique 2 est maximal, le gaz de travail 5 est exposé au contact de l’enroulement de tuyau de cuivre 109 et de ses éventuelles ailettes externes, cependant que lorsque ledit piston 10 est à son point mort haut et que le volume variable pneumatique 2 est minimal, ledit enroulement 109 est immergé dans le liquide de travail 13.
On a montré en figures 1 à 4, en , et en figures 10 à 16, que la partie supérieure du réservoir à gaz et liquide 14 reçoit des buses de pulvérisation de liquide 71 qui atomisent du liquide de travail 13 en fines gouttelettes dans le volume interne dudit réservoir 14, de sorte que ledit liquide 13 forme un moyen d’échange et d’accumulation de chaleur 16 additionnel qui prélève ou cède de la chaleur au gaz de travail 5, particulièrement lors de la phase de compression isotherme correspondant à la section de courbe B-C du diagramme pression-volume de la s’agissant du compresseur 3, et lors de la phase de détente correspondant à la section de courbe H-I dudit diagramme s’agissant du détendeur 4.
Cette configuration particulière du compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention permet de maximiser les échanges de chaleur entre le gaz de travail 5 et le liquide de travail 13.
Comme on le remarque en figures 2 à 4, en , et en à 16, les buses de pulvérisation de liquide 71 sont alimentées en liquide de travail 13 par une pompe de pulvérisation de liquide 72 qui est constituée d’un cylindre de pompe 73 qui héberge un piston de pompe 74 mis en mouvement par le piston hydraulique 10.
Le fonctionnement de la pompe de pulvérisation de liquide 72 du compresseur 3 selon un mode particulier de réalisation de ladite pompe 72 est détaillé en figures 10 à 12, tandis que le fonctionnement de la pompe de pulvérisation de liquide 72 du détendeur 4 selon un mode particulier de réalisation de ladite pompe 72 est détaillé en figures 13 à 16, les détails desdits fonctionnements étant, au vu desdites figures, évidents pour l’homme de l’art.
En figures 3, 6 et 7, on remarque que le plenum de refoulement 62 du compresseur 3 et du détendeur 4 formés du compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention communique avec un réservoir de débordement 83 dont la partie inférieure comprend une pompe de débordement 82.
Comme on le voit particulièrement en figures 1 à 3, en , et en figures 10 à 16, le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 définit un volume variable pneumatique 2 qui forme un compresseur 3 ou un détendeur 4, un gaz de travail 5 pouvant entrer dudit volume 2 via un port d’entrée 6 ou sortir dudit volume 2 via un port de sortie 7.
Les figures 1 à 4, 6 à 8, 10 à 16, et 22 et 23 montrent que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend cylindre à liquide 8 qui peut, directement ou indirectement, pivoter autour d’un axe de basculement 9 qui est perpendiculaire à l’axe dudit cylindre 8 et qui est solidaire d’un bâti statique 40, ledit axe 9 pouvant, selon le mécanisme de pivotement dudit cylindre 8 prévu, se déplacer par rapport audit bâti 40 en fonction de l’inclinaison du cylindre à liquide 8, ce dernier pouvant avantageusement recevoir une couche d’isolation thermique 59 pour éviter qu’il n’échange de la chaleur avec le milieu ambiant.
On note que l’axe de basculement 9 peut recevoir au moins un roulement à rouleaux 105 comme particulièrement montré en et en figures 6 à 8, ou au moins un roulement à billes ou à aiguilles connu en soi, tandis que le bâti statique 40 peut par exemple être fixé ou posé sur le sol d’un bâtiment 121 résidentiel, commercial ou industriel.
Comme on le voit en figures 1 à 4, en et en figures 10 à 16, le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend un piston hydraulique 10 qui peut translater de façon étanche dans le cylindre à liquide 8 pour former avec ce dernier un volume variable hydraulique 12 qui est en tout ou partie rempli d’un liquide de travail 13.
On note que l’accélération ou la décélération maximale à laquelle est soumis le piston hydraulique 10 entre sa mi-course et son point mort haut doit préférentiellement rester inférieure à une gravité terrestre, afin que le liquide de travail 13 reste toujours pleinement au contact dudit piston 10 et qu’aucun phénomène de cavitation ou de mélange excessif entre le gaz de travail 5 et le liquide de travail 13 ne survienne.
On remarque en figures 1 à 3, en et en figures 10 à 16, que le piston hydraulique 10 peut avantageusement comporter au moins un joint d’étanchéité 51 que ce dernier soit torique, à lèvre, composite, ou de type connu de l’homme de l’art, ledit joint 51 interdisant au liquide de travail 13 de fuir entre ledit piston 10 et le cylindre à liquide 8.
En alternative, audit joint d’étanchéité 51, au moins un segment métallique à coupe ou continu peut former une étanchéité entre le piston hydraulique 10 et le cylindre à liquide 8, cependant que le liquide de travail 13 peut être par exemple constitué d’eau pure, ou additionnée de glycol pour abaisser la température de solidification de ladite eau.
En figures 1 à 3, en et en figures 10 à 16, on a également montré que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend aussi un réservoir à gaz et liquide 14 qui est relié au volume variable hydraulique 12 par un conduit de communication 15, de sorte que ledit réservoir 14 se remplisse majoritairement ou totalement de liquide de travail 13 lorsque le volume variable hydraulique 12 est minimal, et se remplisse partiellement ou totalement de gaz de travail 5 lorsque le volume variable hydraulique 12 est maximal, la variation de volume absolue du gaz de travail 5 contenu dans le volume variable pneumatique 2 formant d’une part, le volume variable pneumatique 2, et étant d’autre part, approximativement égale à la variation de volume absolue du liquide de travail 13 contenu dans le volume variable hydraulique 12 selon le principe des vases communicants.
On note que le réservoir à gaz et liquide 14 peut avantageusement recevoir une isolation thermique externe pour éviter qu’il n’échange de la chaleur avec le milieu ambiant.
Les figures 1 à 4, et les figures 8 à 16 montrent que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend également des moyens d’échange et d’accumulation de chaleur 16 logés dans le réservoir à gaz et liquide 14, lesdits moyens 16 pouvant d’une part, échanger de la chaleur avec le gaz de travail 5 ou avec le liquide de travail 13 et d’autre part, stocker temporairement tout ou partie de ladite chaleur.
Sur les mêmes dites figures 1 à 4 et 8 à 16, on a montré que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend des moyens d’export ou d’apport de chaleur 17 qui prennent ou qui cèdent directement ou indirectement de la chaleur aux moyens d’échange et d’accumulation de chaleur 16 et/ou au liquide de travail 13 et/ou au gaz de travail 5, ladite chaleur prise étant ensuite cédée à des moyens de chauffage 18 ou ladite chaleur cédée ayant été préalablement prise à des moyens de refroidissement 19, lesdits moyens de chauffage 18 et lesdits moyens de refroidissement 19 étant externes au réservoir à gaz et liquide 14 et pouvant prendre la forme d’un plancher chauffant-rafraîchissant 106 aménagé dans un bâtiment 121 commercial ou d’habitation, d’un ventilo-convecteur connu en soi, ou d’un échangeur air-eau 107, sol-eau ou eau-eau aménagé en extérieur 122, selon les principes ordinairement retenus pour les pompes à chaleur aérothermiques ou géothermiques.
Comme on le voit en figures 1 à 4 et en figures 10 à 16, le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend aussi des moyens de remplissage 20 qui permettent ou interdisent le passage de gaz de travail 5 depuis un plenum d’admission 21 vers le réservoir à gaz et liquide 14 via le port d’entrée 6.
Les figures 1 à 4 et les figures 10 à 16 montrent également que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend aussi des moyens de vidange 22 qui permettent ou interdisent le passage de gaz de travail 5 depuis le réservoir à gaz et liquide 14 vers un plenum de refoulement 62 via le port de sortie 7.
On remarque en figures 1 à 4, 6 à 8, 10 à 16, et en figures 22 et 23, que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend une tige de liaison 11 dont une première extrémité de tige 29 est fixement solidaire du piston hydraulique 10, ladite tige 11 étant approximativement parallèle à l’axe longitudinal dudit piston 10.
Comme on le voit clairement en figures 1 à 3, en , et en figures 10 à 16, le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend des moyens de guidage de piston 23 qui maintiennent le piston hydraulique 10 et la tige de liaison 11 parallèles audit cylindre 8, quelle que soit la position dudit piston 10 dans ledit cylindre 8 ;
Les figures 1 et 2, les figures 6 à 9 et les figures 22 et 23 montrent également que le compresseur-détendeur lent à piston mécano-liquide 1 suivant l’invention comprend un arbre à manivelle 24 ou à excentrique connu en soi qui peut tourner autour d’un axe parallèle à l’axe de basculement 9 dans au moins un palier d’arbre 25, et qui présente au moins une manivelle 26 autour de laquelle s’articule une deuxième extrémité de tige 30 de la tige de liaison 11.
Avantageusement, ledit joint d’étanchéité comprend un talon annulaire solidaire dudit capot, la portion d’étanchéité s’étendant depuis ledit talon annulaire.
Avantageusement, l’extrémité libre de ladite jupe du capot d’appui supérieur est décalée axialement vers le bas par rapport à l’extrémité libre de la portion d’étanchéité dudit joint d’étanchéité.
Selon une première conception, le joint d’étanchéité est disposé radialement au moins en partie entre le palier et une jupe externe du capot d’appui supérieur qui entoure radialement ledit joint d’étanchéité. Le joint d’étanchéité forme ainsi un joint d’étanchéité externe.
Avantageusement, la portion d’étanchéité dudit joint d’étanchéité laisse subsister un espace annulaire entre ladite cavité et ledit autre capot.
est une vue de détail d’un dispositif de butée de suspension selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention ;
est une vue de détail d’un dispositif de butée de suspension selon un troisième exemple de réalisation de l’invention ;
est une vue de détail d’un dispositif de butée de suspension selon un quatrième exemple de réalisation de l’invention et
est une vue de détail d’un dispositif de butée de suspension selon un cinquième exemple de réalisation de l’invention.
En outre, l’invention concerne une ferme d’éoliennes. Chaque éolienne de la ferme d’éoliennes comprend un actionneur pour modifier l’angle de désalignement de l’éolienne ou le point de fonctionnement de l’éolienne. En outre, la ferme d’éoliennes comprend des moyens informatiques, notamment un ordinateur, un processeur ou calculateur pour mettre en œuvre les étapes de calcul du procédé de contrôle selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites ci-dessous. La ferme d’éoliennes est par conséquent pilotée par les moyens informatiques. En particulier, les moyens informatiques permettent de : Acquérir la distribution de la vitesse et de la direction du vent, Construire et mettre en œuvre un modèle de ferme d’éoliennes, Construire et mettre en œuvre un modèle de chargement (notamment équivalent en fatigue), Réaliser une méthode d’optimisation pour déterminer pour chaque éolienne un point de fonctionnement cible, et Contrôler l’angle de désalignement de chaque éolienne ou le point de fonctionnement.
Les moyens informatiques peuvent être centralisés : la ferme d’éoliennes comporte une seule unité informatique qui met en œuvre les étapes du procédé de contrôle, et qui communique avec a minima tous les actionneurs d’angle de désalignement. Alternativement, chaque éolienne comprend une unité informatique, toutes les unités informatiques communiquant entre elles.
Les caractéristiques et avantages du procédé selon l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de l’exemple d’application ci-après.
Pour cet exemple, on considère une ferme d’éoliennes qui comprend sept éoliennes. La illustre l’implémentation des éoliennes par des points, dans un repère (X ; Y) en km. Cette disposition quasi-alignée des éoliennes génère un fort effet de sillage. Les éoliennes de cette ferme ont un rotor de 82 m de diamètre, et une puissance nominale de 2 MW. De plus, on acquiert des mesures de la vitesse et de la direction du vent pendant deux ans (en 2017 et 2018). Ces mesures sont obtenues par des données SCADA de la ferme d’éoliennes. Ces mesures de la vitesse et de la direction du vent permettent de déterminer la distribution du vent sous la forme d’une rose des vents tels qu’illustrée en . Sur cette figure, pour chaque direction de vent (exprimée dans un repère cardinal), on a un triangle dont la hauteur illustre l’occurrence de cette direction de vent pendant la période de mesure (en d’autres termes plus le triangle est grand, plus cette direction de vent a été mesurée pendant la période de mesure). De plus, chaque direction de vent est découpée en plusieurs portions en niveau de gris pour illustrer la distribution de la vitesse du vent. Ainsi, chaque portion de triangle correspond à une vitesse de vent. L’échelle des vitesses de vent est indiquée sur la figure en m/s.
Pour les simulations, on utilise un simulateur de parc éolien, qui utilise un code BEM (de l’anglais « Blade Element Momentum » qui peut être traduit par quantité de mouvement d’élément de pale) pour calculer les caractéristiques aérodynamiques. La modélisation des éoliennes, en particulier leur rotor exploite la géométrie et le profil aérodynamique des pales, ainsi que des cartographies des coefficients de puissance et de poussée en fonction de la vitesse du vent. Le simulateur de parc éolien modélise également les interactions aérodynamiques des éoliennes : les effets de sillage. Le modèle de sillage est un modèle super-gaussien : les paramètres de ce sillage super-gaussien sont une fonction de l’intensité de turbulence ambiante et du point de fonctionnement de l’éolienne définissant le coefficient de poussée. Une superposition locale de la somme linéaire des sillages est utilisée pour implémenter la superposition des effets de sillage de plusieurs éoliennes successives. La déflection du sillage liée à un désalignement d’une éolienne par rapport à la direction moyenne du vent est représentée par le modèle de Jimenez.
Afin de déterminer les charges équivalentes aux dommages (DEL), un modèle a été développé embarquant une surface cartographiée multi-dimensionnelle (6D et 5D). Le modèle de charge DEL est donc une surface de réponse résultant d’une étude paramétrique de la fatigue en pied de pale. Cette analyse dépend de la vitesse du vent, de l’angle de désalignement, l’intensité de la turbulence, le taux de recouvrement de l’éolienne aval avec l’empreinte de l’éolienne amont, la distance entre l’éolienne amont et l’éolienne aval, et une génération de signaux aléatoires avec des graines distinctes pour effectuer plusieurs réalisations indépendantes. L’approche a mis en œuvre des outils de modélisation servo-aéro-élastiques haut fidélité (par exemple DEEPLINES WIND™ ou FAST TM ) pour renseigner la surface de réponse multi-dimensionnelle.
Pour cet exemple, on définit plusieurs critères : La production annuelle d’énergie AEP : Le gain de production annuelle d’énergie : correspondant à , avec l’angle de désalignement optimal pour la configuration de vent w i, Le gain d’optimisation du chargement DEL : Le rapport des dommages : avec m le coefficient de Wöhler, qui est égal à 4 pour la pale, ou 10 pour le mat.
Pour cet exemple, on applique les optimisations suivantes : Une optimisation de l’art antérieur sans désalignement des éoliennes, notée NOM, Une optimisation uniquement de la puissance générée de l’art antérieur avec désalignement des éoliennes, sans considérer la fatigue, notée AA, Une optimisation selon le premier mode de réalisation de l’invention, notée INV1, Une optimisation selon la première variante du deuxième mode de réalisation de l’invention, notée INV2, et Une optimisation selon la deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l’invention, notée INV3.
La illustre, la valeur du chargement DEL en Nm pour chaque éolienne T numérotée de 0 à 6. On remarque que, quel que soit le mode de réalisation de l’invention, le procédé selon l’invention permet de réduire le chargement, donc la fatigue, de six des sept éoliennes de la ferme d’éoliennes.
Le tableau 1 compare le procédé selon l’invention par rapport au cas nominal.
Gains Optimisation INV1 Optimisation INV2 Optimisation INV3 AEP (%) 0,925 1,105 1,104 DEL (%) -3,330 -1,764 -1,847 Rapport des dommages (%) 28 16 17