EP4623194A1

EP4623194A1 - Dispositif et procédé de contrôle de maintien en régime de ralenti

Info

Publication number: EP4623194A1
Application number: EP23822068.5A
Authority: EP
Inventors: Seif Eddine BENATTIA; Cedrik Djelassi
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2023-11-21
Publication date: 2025-10-01
Also published as: CN120265872A; FR3142510A1; WO2024110729A1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une turbomachine comprenant - la détection d'un régime d'un arbre moteur de la turbomachine en-dessous d'un régime au ralenti - la détection d'une saturation de la consigne de carburant, - la sélection d'une boucle de régulation combinée de carburant et de couple parmi au moins une boucle de régulation moteur mono variable - la détermination, de manière combinée, d'une valeur représentative d'une consigne de carburant et d'une valeur représentative d'une consigne de couple telle que ladite consigne de couple compense la saturation de ladite consigne de carburant pour permettre un maintien d'un régime stabilisé de ladite turbomachine.

Description

Description Titre de l'invention : dispositif et procédé de contrôle de maintien en régime de ralenti Domaine Technique L’invention se rapporte au domaine des moteurs de type bloqueur dévisseur et plus particulièrement au contrôle d’un tel moteur pour son maintien en régime de ralenti. Technique antérieure Assurer le bon fonctionnement du moteur, notamment lorsque le moteur équipe un aéronef est un souci permanent pour les constructeurs. Plusieurs paramètres liés à l’environnement du moteur sont pris en compte lors de la conception et contrôlés lors du fonctionnement de manière à appliquer les bonnes consignes au moteur pour assurer un fonctionnement correct lors de toutes les phases, et notamment lors de toutes les phases de vol lorsque le moteur est embarqué dans un aéronef. D’autre part, la conception d’une turbomachine nécessite de prendre en compte une marge suffisante contre le phénomène dit de pompage. Ce phénomène qui résulte d'une incidence excessive du flux d'air sur les aubes d'un des compresseurs aboutit à des fluctuations importantes et rapides de la pression en aval du compresseur concerné et peut conduire à une extinction de la chambre de combustion. Il génère en outre des à-coups importants sur les aubes du compresseur et peut ainsi conduire à des dégradations mécaniques. Il convient donc tout particulièrement d'éviter son apparition. Parmi les paramètres à prendre en compte lors de la conception d’une turbomachine, la correction de la butée carburant en fonction du prélèvement d’air, lorsqu’il est sous-estimé, peut conduire à une marge de pompage du compresseur haute pression du moteur insuffisante conduisant à une consigne de carburant en dessous de la ligne de fonctionnement stabilisée provoquant un dévissage du moteur. Des solutions existent pour pallier cet inconvénient et notamment en ajoutant une vanne de décharge. Cette vanne de décharge est commandée pour s’ouvrir en dessous d’un seuil de régime du compresseur haute pression et ainsi permet de regagner de la marge de pompage au niveau du compresseur haute pression. Cependant, une telle solution basée sur une vanne de pompage, présente l’inconvénient de devoir dimensionner la vanne de pompage pour tenir compte des changements de besoin et engendre donc un coût en termes de masse et d’encombrement. Outre un maintien du régime haute pression pour éviter un dévissage, il existe également un besoin de maintien de régime basse pression dans un aéronef. ^{Exposé de l’invention} L’invention permet de pallier au moins un des inconvénients de l’art antérieur et propose à cet effet un procédé de contrôle d’une turbomachine comprenant : - la détection d’un régime d’un arbre moteur de la turbomachine en-dessous d’un régime au ralenti ; - la détection d’une saturation de la consigne de carburant ; - la sélection d’une boucle de régulation combinée de carburant et de couple parmi au moins une boucle de régulation moteur mono variable et, - la détermination, de manière combinée, d’une valeur représentative d’une consigne de carburant et d’une valeur représentative d’une consigne de couple telle que ladite consigne de couple compense la saturation de ladite consigne de carburant pour permettre un maintien d’un régime stabilisé de ladite turbomachine. Selon certains modes de réalisations, ladite turbomachine possédant un corps haute pression, ledit régime est le régime dudit corps haute pression et ladite consigne de couple déterminée permet un maintien du régime stabilisé au ralenti de ladite turbomachine pour éviter un dévissage dudit moteur. Selon certains modes de réalisations, ladite turbomachine possédant un corps basse pression, ledit régime est le régime dudit corps basse pression et ladite consigne de couple déterminée permet un maintien du régime stabilisé au ralenti dudit moteur. Selon certains modes de réalisations, la détermination de valeurs représentatives d’une consigne de carburant et d’une consigne de couple comprend, dans ladite boucle de régulation combinée, le calcul d’un incrément de carburant et d’un incrément de consigne de couple par rapport à un instant précédent. Selon certains modes de réalisations, les consignes de couple et de carburant combinées pour un instant courant sont déterminées à partir - de paramètres de séquencement, - d’une valeur représentative du régime de l’arbre moteur à l’instant courant et à l’instant précédent - d’une valeur de consigne de ralenti, - des valeurs de consignes de couple et de carburant calculées à un instant précédent Selon certains modes de réalisations, le procédé comprend dans ladite boucle de régulation combinée - la détermination d’une variation (∆^^, ∆^^)^du régime de l’arbre moteur entre l’instant courant et l’instant précédent, -la détermination d’une différence (^^^, ^^^)^entre ladite valeur de consigne de ralenti et la ^{valeur représentative du régime de l’arbre moteur à l’instant courant,} - la détermination d’une différence ^{^}∆^^_^, ∆^^^_^ ⁾^entre l’incrément de carburant et de couple en sortie de ladite boucle de régulation et un incrément calculé à partir de la différence entre deux valeurs précédentes de consigne déterminées, -la détermination d’un vecteur d’état représentatif du régime de l’arbre moteur à l’instant suivant ^∆^^_^^^, ∆^^_^^^)^et d’une différence entre ladite valeur de consigne de ralenti et le régime de l’arbre moteur à l’instant suivant (^^^_^^^, ^^^_^^^)^selon : Δ^^^^ [MATH. 1] ^^{^^^^^^} ^ 0 ^{^^^^} ^_^^^^^^ = ^ −_{^ ^} ^{^ ^} _{^^^ ^ + ^}^ ^₀ ^{^ ^} _^ _Δ^^^^^^ ^{^ + ^}0 ^^ ∆^^ _^ pour l’arbre moteur basse pression ou ^ 0 ^{^^^^} ^ Δ^^^^_^ 0 ^ pour l’arbre moteur haute pression A, B et I étant des constantes déterminées, ^{∆^^} _^ ^{étant la différence entre la consigne de régime basse pression à l’instant k et à l’instant k-} 1, ∆^^ _^étant la différence entre la consigne de régime haute pression à l’instant k et à l’instant k- 1, - la détermination d’une matrice de gain K, - l’obtention de l’incrément de carburant et de l’incrément de consigne de couple par rapport à un instant précédent étant obtenu selon la formule suivante : pour l’arbre moteur haute pression et pour l’arbre moteur basse pression. Selon certains modes de réalisations, le procédé comprend une intégration de l’incrément de couple et de carburant obtenu en sortie de la boucle de régulation selon les formules suivantes : [MATH. 5] ^^_^ = ∆^^_^ +^^^_^"^ et [MATH. 6] ^^^_^ = ∆^^^_^ +^^^^_^"^ La présente invention concerne également un programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon la présente invention lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté par un ordinateur. La présente invention concerne également un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon la présente invention. La présente invention concerne également un dispositif de contrôle, dans une turbomachine, comprenant un ou plusieurs processeurs configuré pour - détecter un régime d’un arbre moteur de la turbomachine en-dessous d’un régime au ralenti et - détecter une saturation de la consigne de carburant, et suite auxdites détections, - sélectionner une boucle de régulation combinée de carburant et de couple parmi au moins une boucle de régulation moteur mono variable - déterminer, de manière combinée, une valeur représentative d’une consigne de carburant et une valeur représentative d’une consigne de couple telle que ladite consigne de couple compense la saturation de ladite consigne de carburant pour permettre un maintien d’un régime stabilisé de ladite turbomachine. Brève description des dessins [Fig. 1] La figure 1 est une représentation schématique d’une turbomachine suivant des modes de réalisation de la présente invention. [Fig. 2] La figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de contrôle suivant des modes de réalisation de la présente invention. [Fig. 3] La figure 3 est une représentation schématique d’une boucle anti-dévissage. Description des modes de réalisation Comme illustré sur la figure 1, un ensemble moteur 100 d’aéronef suivant un mode de réalisation peut comprendre une turbomachine 200, un premier moteur électrique 300 et un second moteur électrique 400, et une unité de contrôle 500. La turbomachine 200 peut comprendre un arbre basse pression 210 et un arbre haute pression 220. L’arbre basse pression 210 et l’arbre haute pression 220 peuvent être arrangés coaxialement, comme illustré. La turbomachine 200 peut aussi comprendre un compresseur basse pression 230, un compresseur haute pression 240, une chambre de combustion 250, une turbine haute pression 260, une turbine basse pression 270, et une tuyère d’échappement 275, arrangés successivement dans le sens de l’écoulement dans une veine annulaire de fluide de travail, de manière à ce que de l’air admis en amont du compresseur basse pression 230 soit successivement comprimé dans le compresseur basse pression 230 et dans le compresseur haute pression 240, pour ensuite générer dans la chambre de combustion 250 des gaz de combustions chauds par combustion d’un carburant injecté dans cette chambre de combustion 250. Ces gaz de combustion peuvent alors être successivement détendus dans la turbine haute pression 260 et dans la turbine basse pression 270, de manière à les actionner en rotation, avant d’échapper par la tuyère 275. L’arbre haute pression 220 peut être couplé mécaniquement à la turbine haute pression 260 et au compresseur haute pression 240, de manière à ce que la turbine haute pression 260 puisse entrainer en rotation l’arbre haute pression 220 et le compresseur haute pression 240, tandis que l’arbre basse pression 210 peut être couplé mécaniquement à la turbine basse pression 270 et au compresseur basse pression 230, de manière à ce que la turbine basse pression 270 puisse entrainer en rotation l’arbre basse pression 210 et le compresseur basse pression 230. Comme dans le mode de réalisation illustré, la turbomachine 200 peut être un turboréacteur à double flux comprenant aussi une soufflante 280, qui peut aussi être couplée mécaniquement à l’arbre basse pression 230, de manière à pouvoir être aussi entrainée en rotation par la turbine basse pression 270 à travers l’arbre basse pression 210. Comme illustré, la turbomachine 200 pourrait comprendre aussi un réducteur 290 interposé entre l’arbre basse pression 210 et la soufflante 280, de manière à ce que la soufflante 280 puisse être entrainée avec une moindre vitesse de rotation que l’arbre basse pression 210. Toutefois, une soufflante à entrainement direct par l’arbre basse pression 210 est également envisageable. Par ailleurs, d’autres architectures de la turbomachine 200, sans soufflante, sont également envisageables. Ainsi, la turbomachine 200 pourrait alternativement être un turbopropulseur, avec au moins une hélice propulsive mécaniquement couplée à l’arbre basse pression 210 à travers le réducteur 290, ou un turbomoteur, avec au moins un rotor de sustentation mécaniquement couplé à l’arbre basse pression 210 à travers le réducteur 290. Il est également envisageable, en particulier pour un turbomoteur ou un turbopropulseur, que la turbomachine 200 ne comprenne qu’un seul compresseur, couplé mécaniquement à l’arbre haute pression 210. La première machine électrique 300 peut être, comme illustré, configurée en tant que moteur- générateur pour sélectivement transformer de l’énergie électrique en travail mécanique en mode moteur et du travail mécanique en énergie électrique en mode générateur. Cette première machine électrique 300 peut être couplée mécaniquement à l’arbre basse pression 210 pour actionner, en mode moteur, l’arbre basse pression 210, et pour être actionnée, en mode générateur, par l’arbre basse pression 210. Toutefois, il est également envisageable, dans le cadre de la présente invention, qu’elle ne soit configurée qu’en tant que générateur électrique, apte uniquement à transformer du travail mécanique en énergie électrique. De manière analogue, la deuxième machine électrique 400 peut aussi être, comme illustré, configuré en tant que moteur-générateur pour sélectivement transformer de l’énergie électrique en travail mécanique en mode moteur et du travail mécanique en énergie électrique en mode générateur. Ce moteur peut être couplé mécaniquement à l’arbre haute pression 220 pour actionner, en mode moteur, l’arbre haute pression 220, et pour être actionné, en mode générateur, par l’arbre haute pression 220. Toutefois, il est également envisageable, dans le cadre de la présente invention, qu’elle ne soit configurée qu’en tant que générateur électrique, apte uniquement à transformer du travail mécanique en énergie électrique. L’unité de contrôle 500 peut être une unité de commande électronique, éventuellement une unité de commande moteur numérique à pleine autorité (en anglais : « Full Authority Digital Engine Control » ou FADEC). Elle peut notamment prendre la forme d’un processeur électronique apte à mettre en œuvre les instructions d’un programme d’ordinateur pour commander le fonctionnement de l’ensemble moteur 200. Cette unité de commande 500 obtient des signaux représentant des paramètres de fonctionnement de la turbomachine 200. Cette unité de commande 500 peut être connectée à la turbomachine 200 pour commander notamment l’alimentation de la chambre de combustion 250 en carburant, en lui fournissant une consigne de débit de carburant WF_CMD, ainsi qu’au moteur 400 pour lui fournir une consigne de couple TRQ_CMD pour commander l’injection et/ou extraction de travail mécanique de l’arbre haute pression 220. L’unité de contrôle 500 peut aussi être connectée à une commande manuelle, comme par exemple une manette de gaz 80, et/ou à un ordinateur de vol 90, afin de recevoir une consigne de fonctionnement de l’ensemble moteur 200, qui peut par exemple prendre la forme d’une consigne de poussée, de puissance, ou de vitesse de rotation de l’arbre basse pression 210 et/ou de l’arbre haute pression 220. L’unité de commande 500 peut par ailleurs être connectée à des capteurs de température 276 et 277, disposés, respectivement, directement en aval et en amont de la turbine basse pression 270, pour recevoir des températures des gaz de combustion en sortie de la turbine basse pression 270 et en sortie de la turbine haute pression 260, à un ou plusieurs capteurs de pression (non illustrés), disposés dans la chambre de combustion 250 pour capter une pression statique en entrée de la chambre de combustion 250 et la transmettre à l’unité de commande 500, et à un ou plusieurs capteurs de débit (non illustrés), disposés dans un circuit d’alimentation de la chambre de combustion 250 en carburant. La figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de contrôle 500 suivant des modes de réalisation de la présente invention. Comme expliqué précédemment, le dispositif 500 peut être compris dans un dispositif de contrôle de type FADEC. La vision schématique donnée peut être implémentée sous forme de modules logiciels ou matériels. Le dispositif de contrôle 500 peut comprendre un module 520 en charge d’obtenir les consignes et limitations propres à la turbomachine 200. Notamment, il peut être en charge d’obtenir des paramètres de température, de pression et de régime du moteur à chaque instant ou à plusieurs instants. Ces paramètres sont obtenus par exemple par des données issues des capteurs qui peuvent être présents dans le dispositif 100 et plus précisément en lien avec le fonctionnement de la turbomachine 200. Ces paramètres sont fournis à un module 530 qui détecte que le régime du moteur est trop faible, il peut s’agir par exemple de détection de dévissage de la turbomachine 200. La détection d’un dévissage se fait lorsque le régime moteur NH de l’arbre haute pression est inférieur à une valeur seuil déterminée, par exemple mais non limitativement 14950 rpm (tour par minute). Le module 530 fournit un signal indicateur à un module de sélection de boucle 550 pour indiquer qu’un état de dévissage de la turbomachine est détecté. La détection d’un maintien de régime peut se faire pour toute autre valeur de régime que l’on souhaite maintenir ou en dessous duquel il n’est pas souhaitable que le moteur tourne et peut s’appliquer également à l’arbre basse pression. Le dispositif de contrôle 500 comprend également une boucle de maintien de régime ou boucle de régulation 510 qui sera décrite plus en détail en référence à la figure 3. La boucle de maintien de régime 510 fournit en sortie une consigne de carburant ainsi qu’une consigne de couple, calculées à un même intervalle de temps ou de manière simultanée, ou de manière combinée. Elle permet de maintenir un régime moteur de l’arbre haute pression ou un maintien de régime moteur de l’arbre basse pression. Dans certains modes de réalisation, deux boucles de maintien peuvent exister, l’une pour l’arbre haute pression 220 et l’autre pour l’arbre basse pression 210. Le dispositif de contrôle 500 comprend également une ou plusieurs boucles moteurs 540 mono variables 540-1 à 540-n qui sont en charge de délivrer des commandes de carburant, de couple, ces consignes étant calculées de manière individuelle. Ces boucles mono variables peuvent comprendre des paramètres moteur tels que : - Une entrée de température T2, - Une entrée de régime NL de la turbomachine 200, - une entrée de régime NH de la turbomachine 200, - Une entrée de régime de consigne NLCONS définie par la position de la manette de commande manipulable par le pilote de l’aéronef, - Une entrée de régime de consigne NHCONS définie par la position de la manette de commande manipulable par le pilote de l’aéronef, - Une sortie de consigne de débit de carburant WF transmise à la turbomachine 200, - Une sortie de consigne de couple WTRQ transmise à la turbomachine 200, - Des consignes de protections à l’extinction : régime HP minimal et/ou régime BP minimal, - Des consignes de protection aux faibles survitesse : régime HP maximal, - Protection à l’éclatement de chambre : pression PS3 maximale, - Maintien du niveau souhaité de prélèvement d’air : pression PS3 minimale. Au moins deux de ces boucles mono variables délivrent une consigne de carburant pour l’une et une consigne de couple moteur pour l’autre. Le module 550 de sélection de boucle, sélectionne l’une des boucles moteur 540-i, i étant une variable comprise entre 1 et n, du module 540 ou la boucle maintien de régime 510. La sélection de la boucle maintien de régime est faite suite à la détection d’un certain nombre de paramètres : - un indicateur de décélération à la valeur 0, soit pas de décélération détectée et, - la non détection d’événements tels que l’extinction, le pompage, le décollement tournant. D’autres paramètres additionnels et optionnels peuvent participer individuellement ou cumulativement à la sélection de la boucle de maintien de régime. On peut citer à titre d’exemple : - la détection d’un régime du corps haute pression dudit moteur en-dessous d’un régime au ralenti et - la détection d’un régime du corps basse pression dudit moteur en-dessous d’un régime au ralenti, - la détection d’une saturation de la consigne de carburant. La détection d’une saturation de la consigne de carburant se fait en mesurant l’écart entre : - La butée en CsP (richesse dans la chambre de combustion) qui est une fonction du régime P réduit par la température d’entrée du compresseur HP (T25) et de la pression totale à l’entrée dudit moteur (PT2) -La CsP mesurée qui est calculée à partir de la pression en entrée de la chambre de combustion (PS3), carburant et de la température d’entrée du compresseur HP (T25). Selon certains modes de réalisation, la sélection de la boucle maintien de régime pourrait intégrer une hystérésis de manière à être robuste par rapport aux oscillations. La grandeur de correction de carburant (ou incrément) ∆WF issue de la boucle sélectionnée, est fournie à un module d'intégration 560. Le module d'intégration 560 détermine la consigne de débit de carburant WF par intégration de la grandeur de correction de carburant ∆WF. La grandeur de correction de couple (ou incrément) ∆TRQ issue de la boucle sélectionnée, est fournie également au module d'intégration 560. Le module d'intégration 560 détermine la consigne de débit de couple TRQ par intégration de la grandeur de correction de couple ∆TRQ. Les grandeurs obtenues en sortie du module 560 sont obtenues ainsi pour un instant k : [MATH. 7] ^^_^ =^∆^^_^ +^^^_^"^ et [MATH. 8] ^^^_^ =^∆^^^_^ +^^^^_^"^ Les consignes de carburant WF et de couple TRQ en sortie du module d’intégration 560 sont transmises à un module de gestion de butée 570. ^{Le module de gestion de butée 570 limite la valeur de la consigne de débit de carburant WF} déterminée par le module d'intégration 560. De manière connue, le module de gestion de butée 570 met en œuvre une butée, dite butée C/P connue de l'homme du métier et non présentée plus en détails. De manière préférée, le module de gestion de butée 570 détermine les butées en fonction de la pression statique dans la chambre de combustion PS3 et du régime NH (régime corps haute pression) ou du régime NL (basse pression). Le module de gestion de butée 570 limite également la valeur de la consigne de débit de couple TRQHP déterminée par le module d'intégration 560. De manière connue, le module de gestion de butée 570 met en œuvre une butée, dite butée C/P connue de l'homme du métier et non présentée plus en détails. De manière préférée, le module de gestion de butée 570 détermine les ^{butées en fonction de la pression statique dans la chambre de combustion PS3 et du régime NH} (régime corps haute pression) ou du régime NL (basse pression). Le module de gestion de butée 570 fournit donc en sortie les consignes finales WF de carburant et de couple TRQ à la turbomachine. La figure 3 représente une vue schématique de la boucle anti-dévissage 510. La boucle anti-dévissage 510 permet de calculer le bon dosage de carburant et de couple à fournir à la turbomachine lors de la détection d’un dévissage de la turbomachine. Les deux grandeurs carburant et couple s’influencent et ainsi une boucle anti-dévissage multi variable permet de délivrer une consigne de couple et de carburant permettant de maintenir le moteur au ralenti en évitant le dévissage. La boucle 510 est une boucle multivariables dans le sens où elle permet une correction au même instant, ou encore simultanément, ou encore de manière combinée, de déterminer une consigne de carburant et une consigne de couple permettant de maintenir un régime au ralenti. La boucle 510 est du type retour d’état avec intégration de l’erreur d’asservissement du régime haute pression NH ou basse pression NL (système de classe 1) pour calculer simultanément la consigne d’incrément carburant Δ^^^^ et la consigne de couple Δ^^^^^ qui permettent de maintenir le régime du corps haute pression au ralenti ou la consigne d’incrément carburant Δ^^^^ et la consigne de couple Δ^^^^^ qui permettent de maintenir le régime du corps basse pression au ralenti. La boucle 510 reçoit en entrée des paramètres de séquencement. Les paramètres de séquencement peuvent comprendre des paramètres relatifs à l’altitude de vol, à la pression (dans les différentes parties du moteur), à la température du moteur (dans les différentes parties du moteur). Elle reçoit également des informations relatives, ou des valeurs représentatives du régime du moteur haute pression NH ou basse pression NL à l’instant courant et une information ou valeur de consigne de ralenti ainsi que les consignes de couple et de carburant calculées au pas de ^{calcul précédent en sortie du module 500.} La boucle 510 comprend un premier différentiateur 514 qui calcule la différence entre le régime moteur à l’instant courant k+1 et à l’instant précédent k, ∆^^ pour l’arbre haute pression ou ∆^^ pour l’arbre basse pression. Les valeurs représentatives de l’instant précédent peuvent par exemple être enregistrées par la boucle de maintien 510. Elle comprend également un premier soustracteur 515 qui calcule une valeur ^^^^ pour l’arbre haute pression ou une valeur ^^^^pour l’arbre basse pression. Cette valeur correspond à une différence entre une consigne du régime moteur et une mesure du régime moteur. En d’autres mots, à chaque mesure est associée une consigne, la mesure et la consigne étant toutes deux en coïncidence temporelle. La régulation essaie de rendre chaque mesure plus proche de la consigne. La consigne, qui peut être une consigne de ralenti, permet de garantir les contraintes de : - non dépassement de la limite de surchauffe en T5 (température en sortie de la turbine basse pression), -maintien d’une marge au pompage suffisante, -maintien d’une marge à l’extinction de la chambre de combustion suffisante, -poussée minimale à fournir. Elle comprend également un deuxième différentiateur 517 qui calcule la différence entre la consigne finale pour chacune des grandeurs ^^^^ et ^^^^^ pour l’arbre haute pression ou ^^^^ et ^^^^^ pour l’arbre basse pression en sortie du module 500 à l’instant précédent k et à l’instant encore précédent k-1. Elle comprend également un deuxième soustracteur 516 qui calcule une différence entre la valeur ∆^^ en sortie du deuxième différentiateur 517 et la valeur ∆^^ calculée par la boucle 510 à l’instant précédent ainsi qu’une différence entre la valeur ∆^^^ en sortie du deuxième différentiateur 517 et la valeur ∆^^^ calculée par la boucle 510 à l’instant précédent . On note ici que ∆^^ correspond soit à la valeur ∆^^^^^ soit à la valeur ∆^^^^^ selon que l’on maintienne le régime haute pression ou basse pression. La boucle 510 comprend également un module 512 de calcul de vecteurs d’état. Le module 512 de calcul de vecteurs d’état reçoit en entrée les sorties des modules 514, 515 et 516. Selon un premier mode de réalisation, le module 512 détermine la valeur ∆NH pour l’arbre haute pression, à l’instant courant #, notée _∆NHk respectivement _∆NL pour l’arbre basse pression, à ^{l’instant courant #, notée} ∆NL_k ^. Cette détermination s’appuie sur une modélisation particulière de la turbomachine par un système linéaire encore appelé LTI pour « linéaire temps invariant ». Cette équation représente un modèle de synthèse qui permet de relier la consigne carburant/consigne de couple au régime du moteur. Dans cette équation, « A » représente une constante de temps caractéristique du temps de réponse de la turbomachine et est donc liée à celle-ci. Le terme « B » est un gain statique établissant un lien entre un incrément de consigne et un incrément de vitesse obtenu par cet incrément de consigne une fois le régime stabilisé. Selon un second mode de réalisation, pour annuler l’erreur dynamique, encore appelée « trainage », c’est-à-dire un retard entre une variation linéaire de la consigne et la variation correspondante du régime moteur, un modèle de synthèse augmenté peut être utilisé. Ce modèle de synthèse augmenté détermine les valeurs ∆NH et ENH à l’instant courant # notées ∆NH_k et ENH_k pour l’arbre haute pression et ∆^^ et ^^^ à l’instant courant #, notées ∆^^_^ et ^^^_^ pour l’arbre basse pression Les valeurs notées ∆NH_k et ENH_k sont obtenues par l’équation suivante : ^^{^^^^} = ^ ^ 0 ^^{^^^^"^}^ + ^^ Δ^^^^ ^^{^} _^"^ ^^{^}0 ^ _^ k et _k sont par : ^^{^^^^}^ ^ ^ 0 ^{^^^^"^} _{^ ^}^ Δ^^^^_^"^ 0 Dans ces équations, selon un mode de réalisation particulier, la constante « I » prend la valeur « 1 ». La boucle 510 comprend également un module 511 d’interpolation des gains. Le module 511 comprend une matrice K pour chaque point du domaine de fonctionnement. Ces matrices d’interpolation comprennent des coefficients k_i,_j qui représentent l’état de la turbomachine en fonction des paramètres de séquencement. Ainsi, en fonction des paramètres de séquencement qui représentent l’état de la turbomachine dans le domaine de fonctionnement, chaque coefficient ki,j est interpolé linéairement. La détermination de la matrice de gain K revient à effectuer « la synthèse du calculateur multi- variable ». Cette synthèse est du type retour d’état linéaire quadratique (LQ) et consiste à minimiser un critère ‘J’ ou une quantité ‘J’ dans laquelle apparaissent les matrices de pondération Q, R et S. Ceux-ci sont fixés en début de calcul en fonction du comportement souhaité du moteur, et en particulier en fonction de l’absence de trainage souhaitée. Plus précisément, c’est le choix des matrices de pondérations Q, R et S qui permet d’obtenir différents réglages du correcteur et le comportement moteur souhaité, par exemple la suppression du trainage c’est-à- dire la minimisation du transfert entre la consigne et l’erreur d’asservissement au sens de la norme 2 en contraignant la dynamique de l’erreur. Pour l’arbre haute pression : ^ Pour l’arbre basse pression : ^_{Δ^^^^^^ ^} La minimisation du critère J par le Lagrangien permet de travailler avec une expression analytique de la matrice de gain K sous la forme : [MATH. 14] ! = ^^ + ^^/^^)^{"^}^^^/^^ + *) Dans cette expression analytique, les matrices R, B, A et S sont connues, seule la matrice P est de Riccati discrète : ^{[MATH. 15] ^0/^^0 − ^ − ^^0/^ + *)1^2/^^2 "^} ^{+ ^3 ^^2/^^0 + */) + ^ = 0} Avec : ^^{0 = ^ ^ 0} et = Cette dernière équation permet de déterminer P et par conséquent la matrice de gain K. Il est à noter que la matrice de gain K dépend en fait du point de fonctionnement moteur. Plus précisément, la matrice de gain K est déterminée à partir des termes A et B qui eux, dépendent du point de fonctionnement moteur. Cela est pris en compte en pratique en prédéterminant un jeu de matrices de référence et, en fonction de la mesure du point de fonctionnement moteur, de calculer la matrice de gain par interpolation entre deux matrices de référence. Le jeu de matrices de référence est préalablement déterminé avant la mise en œuvre du procédé. Chaque matrice de référence est associée à un point de fonctionnement de la turbomachine, dit point de référence. Une matrice de référence est associée à une équation d’évolution d’un vecteur de suivi d’une commande de vitesse angulaire formé d’une variation de vitesse angulaire à un instant, d’une différence de vitesse à la commande à l’instant et d’une intégrale de la différence Le point de fonctionnement peut notamment être déduit d’une mesure interne du moteur comme par exemple une mesure de la vitesse de l’arbre moteur ou bien une mesure de la pression en entrée de la chambre de combustion, et d’une mesure externe au moteur comme par exemple la pression extérieure. Le point de fonctionnement peut donc être associé à un vecteur de plusieurs mesures. Le point de fonctionnement mesuré (ou plutôt le vecteur « point de fonctionnement ») permet de déterminer la matrice de gain K à utiliser en ce point par interpolation linéaire entre des matrices de référence associées à des vecteurs référence qui encadre le vecteur « point de fonctionnement ». La boucle anti-verrouillage comprend également un module 513 de multiplication matricielle pour déterminer des valeurs de consigne carburant et de couple électrique à l’instant courant. Connaître la matrice de gain K permet lors du procédé de commande de déterminer ^{simultanément la variation de débit de carburant ∆WF et la variation de couple électrique ∆TRQ} en fonction de ∆^ et de la grandeur ^^ en utilisant l’équation suivante : [MATH. 18] ^_Δ^^^^^^^ = −! ^_^^^ ^{^} _^ _^ Et pour l’arbre basse pression ^ ^{Δ^^^^^}^ = −! ^{^^^} La et de couple électrique ∆TRQ obtenues par le module 513 sont transmises au module 550 de sélection de boucle. Comme mentionné précédemment, ces consignes de couple et de carburant peuvent être déclinées soit pour l’arbre haute pression 220, soit pour l’arbre basse pression 210, soit pour les deux.

Claims

Revendications [Revendication 1] Procédé de contrôle d’une turbomachine caractérisé en ce qu’il comprend - la détection d’un régime d’un arbre moteur de la turbomachine en-dessous d’un régime au ralenti ; - la détection d’une saturation de la consigne de carburant ; - la sélection d’une boucle de régulation combinée de carburant et de couple parmi au moins une boucle de régulation moteur mono variable et, - la détermination, de manière combinée, d’une valeur représentative d’une consigne de carburant et d’une valeur représentative d’une consigne de couple telle que ladite consigne de couple compense la saturation de ladite consigne de carburant pour permettre un maintien d’un régime stabilisé de ladite turbomachine. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite turbomachine possédant un corps haute pression, ledit régime est le régime dudit corps haute pression et ladite consigne de couple déterminée permet un maintien du régime stabilisé au ralenti de ladite turbomachine pour éviter un dévissage dudit moteur. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite turbomachine possédant un corps basse pression, ledit régime est le régime dudit corps basse pression et ladite consigne de couple déterminée permet un maintien du régime stabilisé au ralenti dudit moteur. [Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la détermination de valeurs représentatives d’une consigne de carburant et d’une consigne de couple comprend, dans ladite boucle de régulation combinée, le calcul d’un incrément de carburant et d’un incrément de consigne de couple par rapport à un instant précédent. [Revendication 5] Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce qu’il détermine lesdites consignes de couple et de carburant combinées pour un instant courant à partir - de paramètres de séquencement, - d’une valeur représentative du régime de l’arbre moteur à l’instant courant et à l’instant précédent, - d’une valeur de consigne de ralenti et, - des valeurs de consignes de couple et de carburant calculées à un instant précédent. [Revendication 6] Procédé selon les revendications 2, 3 et 5 caractérisé en ce qu’il comprend dans ladite boucle de régulation combinée : - la détermination d’une variation (∆^^, ∆^^)^du régime de l’arbre moteur entre l’instant courant et l’instant précédent, -la détermination d’une différence (^^^, ^^^)^entre ladite valeur de consigne de ralenti et la valeur représentative du régime de l’arbre moteur à l’instant courant, - la détermination d’une différence ^∆^^_^ , ∆^^^_^)^entre l’incrément de carburant et de couple en sortie de ladite boucle de régulation et un incrément calculé à partir de la différence entre deux valeurs précédentes de consigne déterminées, -la détermination d’un vecteur d’état représentatif du régime de l’arbre moteur à l’instant suivant ^∆^^_^^^, ∆^^_^^^)^et d’une différence entre ladite valeur de consigne de ralenti et le régime de l’arbre moteur à l’instant suivant (^^^_^^^, ^^^_^^^)^selon : ^ Δ^^^^ ^^{^^^^^^}^ ^ 0 ^{^^^^}^ ^^ _^ 0^ A, B et I étant des constantes déterminées, ^^^ _^ étant la différence entre la consigne de couple de régime basse pression à l’instant k et à l’instant k-1, ^^^ _^ étant la différence entre la consigne de couple de régime haute pression à l’instant k et à l’instant k-1, - la détermination d’une matrice de gain K, - l’obtention de l’incrément de carburant et de l’incrément de consigne de couple par rapport à un instant précédent étant obtenu selon la formule suivante : ^ ^{Δ^^^^^ ^} Δ_^^^^^^^ = −! ^ ^{^^} ^_^^ ^{^} ^^ pour l’arbre moteur haute pression et ^ moteur basse pression. [Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend une intégration de l’incrément de couple et de carburant obtenu en sortie de la boucle de régulation selon la formule suivante ^^_^ =^∆^^_^ +^^^_^"^^et ^^^_^ =^∆^^^_^ +^^^^_^"^. [Revendication 8] Programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ledit programme d’ordinateur est exécuté par un ordinateur. [Revendication 9] Support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon la revendication 8. [Revendication 10] Dispositif de contrôle, dans une turbomachine, comprenant un ou plusieurs processeurs configurés pour - détecter un régime d’un arbre moteur de la turbomachine en-dessous d’un régime au ralenti et - détecter une saturation de la consigne de carburant, - sélectionner une boucle de régulation combinée de carburant et de couple parmi au moins une boucle de régulation moteur mono variable - déterminer, de manière combinée, une valeur représentative d’une consigne de carburant et une valeur représentative d’une consigne de couple telle que ladite consigne de couple compense la saturation de ladite consigne de carburant pour permettre un maintien d’un régime stabilisé de ladite turbomachine. [Revendication 11] Aéronef comprenant un dispositif de contrôle selon la revendication 10.