FR2585523A1

FR2585523A1 - Procede et dispositif de commande de la vitesse et de la position d'au moins un rotor d'un moteur dit esclave en fonction de la vitesse et de la position du rotor d'un moteur dit maitre

Info

Publication number: FR2585523A1
Application number: FR8511749A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1987-01-30
Also published as: FR2585523B1

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LES PROCEDES ET DISPOSITIFS DE COMMANDE DE LA VITESSE ET DE LA POSITION D'AU MOINS UN ROTOR D'UN MOTEUR DIT "ESCLAVE" EN FONCTION DE LA VITESSE ET DE LA POSITION DU ROTOR D'UN MOTEUR DIT "MAITRE". LE PROCEDE ET LE DISPOSITIF COMPORTENT UNE ELABORATION POUR CHAQUE ROTOR 2, 4 D'UNE PLURALITE DE PREMIERES IMPULSIONS POUR UNE PORTION DE ROTATION DE CHAQUE ROTOR, ET PENDANT UNE PREMIERE DUREE DE TEMPS UNE TRANSFORMATION DE CHACUNE DES PLURALITES DE PREMIERES IMPULSIONS PAR UNE MULTIPLICATION 33, 31, 57, 54, CHACUNE PAR UN PREMIER ET SECOND COEFFICIENTS DE MULTIPLICATION, ETANT UNE FONCTION RESPECTIVE DE LA VITESSE DE ROTATION DU ROTOR DU MOTEUR MAITRE 5 ET DE LA VITESSE VOULUE POUR LE ROTOR DU MOTEUR ESCLAVE 3, DE FACON A OBTENIR, PAR CETTE TRANSFORMATION, DEUX SERIES DE DEUXIEMES IMPULSIONS, UNE COMPARAISON 42 TEMPORELLE DE CES DEUX SERIES DE DEUXIEMES IMPULSIONS POUR DONNER UN RESULTAT DE COMPARAISON, UNE COMMANDE 73, 75 DE LA VITESSE DE ROTATION DU ROTOR 2 DU MOTEUR ESCLAVE 3 EN FONCTION DUDIT RESULTAT DE CETTE COMPARAISON, AFIN QUE LESDITES DEUXIEMES IMPULSIONS DE CHAQUE SERIE SOIENT EN COINCIDENCE TEMPORELLE. APPLICATION: COMMANDE DES MOTEURS NOTAMMENT EN ROBOTIQUE.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE DE LA VITESSE
ET DE LA POSITION D'AU MOINS UN ROTOR D'UN MOTEUR DIT ESCLAVE
EN FONCTION DE LA VITESSE ET DE LA POSITION
DU ROTOR D'UN MOTEUR DIT MAITRE
La présente invention concerne les procédés et les dispositifs de commande de la vitesse et de la position d'au moins un rotor d'un moteur dit "esclave" en fonction de, ou par rapport à, la vitesse et la position du rotor d'un moteur dit "maître", trouvant leurs applications, notamment, dans le domaine de la commande de machines-outils, de robots, etc...

Dans de nombreux domaines, comme par exemple celui de la robotique, mais non exclusivement, il est souvent nécessaire de commander le déplacement d'un bras de robot, et même de plusieurs bras en parallèle ou en synchronisme, de façon qu'ils effectuent tous les mêmes mouvements, en même temps, de la même façon et en phase, comme par exemple les mouvements que l'on trouve dans les activités de fabrication à la chaîne d'une pluralité de mêmes objets.

Pour obtenir l'ensemble de ces qualités dans les mouvements des bras des robots, il existe une solution consistant à utiliser un seul moteur donneur de mouvement, et à commander tous les autres "moteurs" par ce même moteur, par des couplages mécaniques du type arbres de transmission à engrenages. Ces systèmes sont, en fait, très lourds, onéreux et peu souples d'utilisation. De plus, on constate des dérives dans la synchronisation des mouvements, essentiellement du fait de l'usure des engrenages et du jeu qu'elle entraîne.

Pour pallier ces inconvénients, on a essayé de réaliser des couplages dits "sans frottements" ou "à liaisons statiques", par exemple des couplages électromagnétiques ou électroniques. En fait, aucun de ces dispositifs, bien que statiques, légers et peu onéreux, n'ont vraiment donné satisfaction, essentiellement par le fait qu'ils ne sont pas, malgré tout, assez fidèles, et qu'il se produit un glissement d'un moteur esclave par rapport à son moteur maitre, ce qui revient à l'inconvénient du jeu de la transmission en mécanique.

Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de mettre en oeuvre un procédé et de réaliser un dispositif pour commander la vitesse et la position d'au moins un rotor d'un moteur esclave en fonction de la vitesse et de la position d'un moteur maître, qui assure une commande fidèle, et surtout fiable, dans les deux conditions, vitesse et position, tout en présentant les avantages des transmissions statiques sans frottements.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour commander la vitesse et la position d'un rotor d'un moteur dit "esclave" en fonction de la vitesse et de la position d'un rotor d'un moteur dit "maître", caractérisé par le fait qu'il consiste à
- élaborer, pour chaque rotor, une pluralité de premières impulsions pour une portion de rotation inférieure à un tour de chaque rotor, et pendant une première durée de temps déterminée, inférieure à la durée d'un tour du rotor ayant la vitesse de rotation la plus grande,
- transformer chacune des pluralités de premières impulsions par une multiplication, chacune par un premier et second coefficients de multiplication, ces deux premier et second coefficients étant une fonction respective de la vitesse de rotation du rotor du moteur maître et de la vitesse voulue pour le rotor du moteur esclave, de façon à obtenir, par cette transformation, deux séries d'impulsions,
- comparer ces deux séries d'impulsions pour donner un résultat de comparaison,
- commander la vitesse de rotation du rotor du moteur esclave en fonction du résultat de cette comparaison, afin que les impulsions de chaque série soient en coîncidence.

La présente invention a aussi pour objet un disposit'f pour commander la vitesse We et la position d'un rotor d'un moteur dit "esclave" en fonction de la vitesse Wm et de la position d'un rotor d'un moteur dit "maître", caractérisé par le fait qu'il comporte
- des premiers moyens pour délivrer une pluralité de premières impulsions correspondant à la vitesse du rotor dudit moteur maître, le nombre A de ces premières impulsions étant très élevé pour un tour dudit rotor,
- des premiers moyens pour compter un nombre x desdites premières impulsions pendant une première durée de temps déterminée ayant une valeur nettement inférieure à celle d'un tour du rotor de celui des deux moteurs ayant la vitesse la plus faible,
- des premiers moyens pour engendrer un nombre a de secondes impulsions, ledit nombre a étant égal à un nombre x multiplié par un coefficient 1/Nm,
- des seconds moyens pour délivrer une autre pluralité de troisièmes impulsions correspondant à la position du rotor dudit moteur esclave, le nombre B de ces troisièmes impulsions étant très élevé pour un tour dudit rotor,
- des seconds moyens pour compter un nombre y desdites impulsions pendant ladite première durée de temps déterminée,
- des seconds moyens pour engendrer un nombre b de quatrièmes impulsions, ledit nombre b étant égal au nombre y multiplié par un coefficient liNe,
les valeurs des nombres We, Wm, Ne, et Nm étant liées par la relation
Nm A Wm
Ne B We
- des moyens pour comparer la position temporelle desdites a secondes impulsions à la position temporelle des dites b quatrièmes impulsions, et élaborer un signal de commande représentatif du résultat de la comparaison, et
- des moyens pour commander la rotation du rotor dudit moteur esclave par ledit signal de commande, de façon à avoir une position relative temporelle déterminée desdites secondes et quatrièmes impulsions.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit, donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels
- la Figure 1 représente le bloc-diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande de la vitesse et de la position d'un rotor d'un moteur dit "esclave" en fonction de la vitesse et due la position d'un rotor d'un moteur dit "maître" selon l'invention,
- les Figures 2 et 3 représentent, dans deux vues perpendiculaires, une partie du dispositif selon la Figure 1,
- la Figure 4 représente un bloc-diagramme d'une application du dispositif selon la Figure 1 à la commande d'une pluralité de moteurs esclaves,
- les Figures 5, 6 et 7 représentent des diagrammes permettant, d'une part d'expliciter le procédé de commande de la vitesse et de la position d'un rotor d'un moteur esclave en fonction de la vitesse et de la position du rotor d'un moteur maître, et d'autre part de comprendre le fonctionnement du dispositif selon les Figures 1 à 4.

II est tout d'abord précisé que les Figures représentent un même mode de réalisation du dispositif selon l'invention et qu'en conséquence les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la Figure sur laquelle elles apparaissent.

De plus, dans la présente invention, on entend par "moteur" un système, élément, etc..., capable de transformer n'importe quelle énergie en une énergie mécanique de rotation d'un rotor, et par "moteur commandable" tout système, élément comme défini ci-dessus, mais, en plus, comportant une entrée de commande sur laquelle il est possible d'appliquer un signal de commande pour faire varier la vitesse de rotation du rotor en fonction de la valeur de ce signal. II existe de nombreux types de ces moteurs et ils ne seront pas plus amplement décrits ici.

En revenant plus particulièrement aux Figures 1, 2, 3, celles-ci représentent un mode de réalisation d'un dispositif 1 de commande de la vitesse
We et de la position d'au moins un rotor 2 d'un moteur 3 dit "esclave" en fonction de la vitesse Wm et de la position du rotor 4 d'un moteur 5 dit "maître".

Le dispositif 1 comprend des moyens 10 pour délivrer des impulsions représentatives de la position du rotor 4 du moteur 5, quand celui-ci est animé d'un mouvement de rotation lorsque le moteur est alimenté en énergie, par exemple électrique. Un mode de réalisation avantageux de ces moyens 10 est illustré plus en détail sur les Figures 2 et 3. Ces moyens comprennent, à titre d'exemple, un disque 11 fixé sur le rotor 4 du moteur 5, et le disque comporte, par exemple, à sa périphérie, des codages 12 dans une bande circulaire de révolution 13. Ces codages 12 sont, par exemple, constitués par des raies alternativement noires 14 et claires 15, régulièrement réparties sur cette bande circulaire 13. Ces raies 14 et 15 sont en nombre très élevé égal à A pour toute la circonférence, par exemple au nombre de 2 puissance 10.

En regard de cette bande, est par exemple disposé un lecteur optique 16 dont la surface photosensible 17 est juste en regard et à proximité de la bande circulaire 13. Ceci fait que, lorsque le disque 11 tourne en regard de ce lecteur optique 16, celui-ci délivre à sa sortie 18 des impulsions qui sont illustrées en 20 sur le diagramme de la Figure 5, ces impulsions étant délivrées par des différences de niveau, suivant que le lecteur détecte une bande claire ou foncée, le nombre d'impulsions 20 représentant, par exemple, le nombre de bandes foncées 14.

La sortie 18 du lecteur optique est connectée à l'entrée 30 d'un compteur-multiplicateur 31 (par "multiplicateur", on entend aussi "diviseur", suivant la valeur du coefficient, supérieure ou inférieure à l'unité) qui permet de compter, en les totalisant, les impulsions 20 délivrées par le lecteur pendant une durée de temps At déterminée qui est avantageusement choisie nettement inférieure au temps que met, pour faire un tour, celui des deux moteurs 3 ou 5 qui tourne le plus rapidement. Ce nombre est égal, par exemple, à a pendant ce temps déterminé At.

Ce nombre a d'impulsions est mul'iplié par un coefficient 1/Nm qui est appliqué à l'entrée de commande 32 du multiplicateur. Ce coefficient sous la forme d'un signal est donné par un générateur 33 dont la sortie 34 est reliée à l'entrée de commande 32. Le résultat de cette multiplication est illustré sur le diagramme 35 où les impulsions, résultat de la multiplication par 1/Nm, sont illustrées en 36 où l'on constate que leur nombre est inférieur à celui, a, des impulsions 20 délivrées par le lecteur 16.

Le compteur-multiplicateur 31 a sa sortie 37 reliée par des moyens de connexion 40 à une première entrée 41 d'un comparateur 42 de la coincidence des impulsions, ces moyens comportant, par exemple, un amplificateur 43 dont l'entrée 44 et la sortie 45 sont respectivement connectées entre la sortie 37 du compteur-multiplicateur 31 et l'entrée 41 du comparateur 42.

D'autre part, le dispositif comporte, associés au rotor 2 du moteur esclave 3, des moyens 50 pour délivrer des impulsions représentatives de la position du rotor 2 quand celui-ci est animé d'un mouvement de rotation. Ces moyens 50 sont avantageusement identiques à ceux 10 décrits, notamment en regard des Figures 2 et 3. Ainsi, des moyens 50 comportent un lecteur 51 apte à délivrer à sa sortie 52 des impulsions au nombre de B pour un tour du rotor (ou du disque associé). La sortie 52 du lecteur 51 est reliée à l'entrée 53 d'un compteur-multiplicateur 54 comportant une entrée de commande 55 du coefficient de muliplication. Cette entrée 55 est reliée à la sortie 56 d'un générateur commandable ou programmable 57 permettant de délivrer de façon continue à sa sortie une valeur 1/Ne du coefficient de multipiication.A titre d'exemple, le nombre B d'impulsions délivrées par le lecteur 51 pendant la même durée de temps At est illustré en 58 sur le diagramme 59 de la Figure 5.

Par contre, le nombre b d'impulsions obtenu après multiplication par ce nombre 1/Ne est illustré en 60 sur le diagramme 61 de la même Figure 5.

La sortie 62 du compte-multiplicateur 54 est reliée à la deuxième entrée de comparaison 63 du comparateur 42, avantageusement par un amplificateur 64 dont l'entrée 65 et la sortie 66 sont respectivement connectées à la sortie 62 du compteur-multiplicateur 54 et à l'entrée 63 du comparateur 42.

Comme mentionné précédemment, la vitesse de chaque moteur est respectivement Wm et We, et le nombre d'impulsions pour un tour de chaque disque associé à chaque moteur est respectivement A et B. En conséquence, pendant une durée de temps At, le nombre d'impulsions 20 et 58 est respectivement égal à x = B Wm. t et y = B We. t. Dans ces conditions, on multiplie le nombre x par 1 /Nm et y par 1/Ne, respectivement dans les deux compteurs-multiplicateurs 31 et 54, pour obtenir les deux nombres a et b.

Dans ce cas, il est nécessaire que ces deux nombres a et b soient égaux, pour que l'on ait un même nombre d'impulsions 36 et 60 pendant la durée, et que, de plus, elles soient équidistantes, c'est-à-dire amenées à la même période, et donc en phase, ce qui est donné par les compteurs-multiplicateurs qui, en fait, décomptent des multiples des impulsions d'origine qui sont émises de façon périodique.

Dans ces conditions
a = x.1/Nm et b = y.1/Ne, soit b = y.1/Ne soit
a = A.Wm.1/Nm. t et b = B.We.l/Ne./t soit, si a = b,
A.Wm.1/Nm. t = B.We.l/Ne.t soit
A.Wm B.We
Nm Ne
On constate que, dans un mode avantageux de réalisation, les nombres d'impulsions A et B délivrées par les deux lecteurs 16 et 15 sont égaux pour un tour complet de chaque disque. Dans ce cas, A = B et la dernière relation peut alors s'écrire
Wm We
Nm Ne ou
Ne We
Nm Wm
Le rapport Ne/Nm constitue, dans ce cas, le "rapport de réduction" dans la commande des vitesses.Les valeurs de ces deux nombres Ne et Nm peuvent être directement déduites des valeurs des deux vitesses de rotation voulues, We pour le moteur esclave et Wm pour la vitesse donnée du moteur maître.

Quel que soit le mode de réalisation, il faut que les deux séries 36 et 60 d'impulsions soient en phase et en même nombre, comme expliqué cidessus. Ces deux séries d'impulsions sont respectivement appliquées aux deux entrées 41 et 63 du comparateur 42, pour délivrer un signal dit "d'erreur" correspondant au décalage entre les deux séries d'impulsions 36 et 60, pour les impulsions se correspondant, ce signal étant nul si ces impulsions sont parfaitement en coincidence.

Le signal élaboré par ce comparateur 42 est délivré à sa sortie 70 qui est alors connectée par des moyens de liaison 71 à l'entrée 72 d'un amplificateur de puissance 73 dont la sortie 74 est reliée à une entrée 75 de commande de la vitesse de rotation du rotor 2 du moteur esclave 3. Dans ces conditions, le signal délivré à la sortie du comparateur permet de maintenir en nombre égal et en phase les deux séries d'impulsions 36 élaborées à partir des impulsions 20 délivrées en fonction de la rotation du rotor 4 du moteur maître 5, et d'impulsions 60 élaborées à partir des impulsions 58 délivrées en fonction de la rotation du rotor 2 du moteur esclave 3 (Figure 5).De ce fait, la vitesse de rotation du rotor 2 du moteur esclave 3 est maintenue à une valeur We qui est toujours, ou toujours ramenée à, une valeur
A.Ne
.Wm
B.Nm (ou, si le nombre de codages est le même sur les deux disques
Ne
Nm c'est-à-dire, à un coefficient multiplicateur près déterminé, à la valeur de la vitesse de rotation du rotor 4 du moteur maître 5.

Dans ce qui vient d'être décrit, le disposi f permet de maintenir la vitesse du rotor du moteur esclave à une vitesse qui est fonction de la valeur de la vitesse du rotor du moteur maître. Cependant, il est très concevable que, pour différentes raisons, accidentellement ou pas, le rotor du moteur esclave puisse se décaler angulairement par rapport à une position origine. Dans la partie du dispositif qui vient d'être décrite, Si le moteur esclave est redémarré, il va prendre une rotation synchrone avec celle du moteur maître, mais il ne sera jamais certain que la position du rotor du moteur esclave sera recalée comme il pourrait être désiré.

Aussi, c'est pour cela que le dispositif comprend, en plus, des moyens 100 pour délivrer des impulsions au nombré de une par tour du rotor 4 du moteur maître 5. Ces moyens 100 sont illustrés sur les Figures 2 et 3 et comprennent, à titre d'exemple de réalisation, un disque solidaire du rotor 4 et avantageusement constitué par le même disque 11 que décrit précédemment. Sur une piste circulaire 101 concentrique à la piste 13 et à l'intérieur de celle-ci, est située une seule marque 102 qui permet de référencer la position du rotor 4 par rapport à l'espace dans lequel il tourne. A cette piste 101 est associé, par exemple, un lecteur optique 103 dont la surface photosensible 104 est située à proximité de cette piste et fixée de façon à être impressionnée par la marque 102 quand celle-ci passe en regard de la surface 104 lorsque le disque est animé d'un mouvement de rotation.Chaque fois que la surface photosensible 194 est impressionnée par la marque 102, le lecteur optique 103 délivre à sa sortie 105 une impulsion déterminant la position du disque, et donc du rotor, par rapport à celle du lecteur.

Le dispositif comprend, en outre, un compteur-multiplicateur 106 dont l'entrée 107 est reliée à la sortie 105 du lecteur 103. Ce compteur multiplicateur est donc capable de totaliser, pendant une durée de temps déterminée T qui est très supérieure au temps que met le rotor du moteur qui tourne plus lentement pour faire un tour, et à une valeur qui sera déterminée ci-après. La sortie 108 du compteur-multiplicateur est reliée à l'entrée 109 d'un comparateur 110, tandis que le compteur-multiplicateur comporte une entrée de commande 111 à laquelle peut être appliqué un signal donnant la valeur du coefficient de multiplication déterminée. Dans un mode de réalisation avantageux, ce coefficient de multiplication est déterminé à 1lNm et cette entrée 111 est alors reliée à la sortie 34 du générateur 33 décrit ci-avant.

Au rotor 2 du moteur esclave 3 sont associés des moyens 120 identiques dans leur structure aux moyens 100 décrits ci-avant, c'est-à-dire au moins un lecteur 121 dont la sortie 122 est apte à délivrer une impulsion par tour du rotor 2. Cette sortie 122 est connectée à l'entrée 123 d'un compteurmultiplicateur 124 commandable, quant à la valeur du coefficient de multiplication, par son entrée 125. Dans un mode de réalisation avantageux, cette entrée 125 est connectée à la sortie 56 du générateur 57 qui délivre la valeur 1 /Ne quand, bien entendu, le rapport Ne/Nm donne exactement le rapport des vitesses entre We et Wm.

La sortie 126 de ce compteur-multiplicateur 124 est connectée à la deuxième entrée 127 du comparateur 110 dont la fonction sera explicitée ci-après. La sortie 128 de ce comparateur 110 est connectée à l'entrée 129 d'un analyseur 130 du signal délivré par le comparateur 110. La sortie 131 de l'analyseur de signal 130 est alors reliée par des moyens de jonction 132 à l'entrée 75 de commande de la vitesse du moteur esclave 3.

Avantageusement, ces moyens 132 sont couplés avec les moyens 71 mentionnés ci-avant. Pour cela, la sortie 131 est connectée à l'entrée 133 d'une porte "OU" 134 insérée, par son autre entrée 135 et sa sortie 136, respectivement entre la sortie 70 du comparateur 42 et l'entrée 72 de l'amplificateur de puissance 73.

Le comparateur 110 reçoit sur ses deux entrées 109 et 127, comme il sera explicité ci-après, des impulsions qui sont généralement de même période, mais qui peuvent être déphasées l'une par rapport à l'autre, comme illustré, par exemple, sur la Figure 7. Le diagramme 7A comparatif de la
Figure 7 montre les impulsions 140 qui sont reçues avec la périodicité T sur l'entrée 109 du comparateur, et les impulsions 141 qui sont reçues sur l'entrée 127. Dans ce diagramme, les impulsions 141 ont été représentées en retard de phase d'une valeur AT. De ce fait, le comparateur permet de déterminer cette valeur, et aussi le "signe" de ce retard qui peut être, à titre indicatif, qualifié de "négatif", et délivre à sa sortie un signal représentatif de cette valeur AT avec une indication de signe "négatif".Ce signai sera analysé par l'analyseur 130 qui en déduira donc que le moteur esclave 3 devra être légèrement accéléré jusqu'à ce que les impulsions 140 et 141 soient devenues en phase.

Quant au diagramme 7B de la Figure 7, il montre les impulsions 140 et 141 quand les impulsions 141 sont en avance de phase d'une valeur AT'.

Dans ce cas, le signal délivré par le comparateur 110 aura une valeur fonction de AT' avec un signe "positif" et sera analysé par l'analyseur 130 qui délivrera à sa sortie 131 un signal de commande du moteur esclave 3 pour le ralentir jusqu'à ce que les deux séries d'impulsions soient en phase, tout en conservant la même périodicité T.

Le processus de fonctionnement de ce changement de position est identique, dans son principe, à celui décrit pour la commande de la vitesse.

Cependant, dans ce cas, pour obtenir un nombre d'impulsions à totaliser respectivement dans les deux compteurs-multiplicateurs 106 et 124, il est nécessaire de prendre une durée de comptage nettement supérieure à un nombre de tours du rotor le plus lent, puisque il n'existe qu'une seule impulsion par tour. Si la vitesse de rotation We du rotor 2 est la plus lente, pour obtenir au moins une impulsion 141, il faut au moins, si le rapport des vitesses est défini comme précédemment par Ne/Nm, Ne tours du rotor 2 du moteur esclave 3. En conséquence, la duré de comptage du nombre d'impulsions dans les compteurs 106 et 124 sera déterminée au moins égale à Ne/We, si We est une vitesse de rotation en nombre de tours par unité de temps.

Dans des applications particulières, il est possible, par exemple, de moduler la vitesse du moteur esclave 3. Pour cela, le dispositif comporte en série entre la sortie 37 du compteur-multiplicateur 31 et l'entrée 41 du comparateur 42, avantageusement après l'amplificateur 43, un déphaseur 150 inséré par son entrée 151 et sa sortie 152 connectées respectivement à la sortie 45 et à l'entrée 41. Ce déphaseur comporte aussi une entrée de commande 153 de la valeur du déphasage que l'on veut introduire. Ces moyens de commande sont constitués par exemple par un modulateur 154 dont la sortie 155 est reliée à l'entrée 153. Ce modulateur sera choisi pour délivrer en sortie des signaux, soit analogiques, soit numériques, suivant la nature du déphaseur 150 choisi.

Ce déphaseur 150 permet donc, comme illustré sur la Figure 6, de retarder d'une valeur dt les impulsions 36 émises à la sortie du compteurmultiplicateur 31. Ce "décalage" de dt de ces impulsions va entraîner de la même façon le décalage des impulsions 60. Ce décalage des impulsions 60 est obtenu puisqu'elles suivent les impulsions 36, comme décrit ci-dessus. De ce fait, en modulant la valeur de dt, entre 0 et une valeur maximale de dt par exemple, on obtient automatiquement la même modulation de la vitesse de rotation du rotor 2 du moteur esclave 3, sans avoir, pour cela, à moduler la vitesse de rotation du rotor 4 du moteur maître 5.

Avec la structure du dispositif qui vient d'être décrite, il est possible de commander la vitesse de rotation du rotor d'un moteur esclave par rapport à la vitesse de rotation du rotor d'un moteur maître, et de maintenir une position relative du rotor du moteur esclave par rapport à une position origine déterminée sur le rotor du moteur maître. Pour cela, il suffit d'associer et de caler les disques pour chaque rotor, de façon que la marque 102 ait une position déterminée par rapport aux rotors des deux moteurs.

Cependant, comme décrit précédemment, le disque 11 codeur angulaire placé sur chaque rotor comporte un nombre très important de marques permettant d'engendrer le même nombre d'impulsions 20 mais, par contre, la comparaison des impulsions 36 et 60 se fait sur un nombre, bien que grand, nettement inférieur, en général, car la multiplication se fait par un nombre inférieur à un. En conséquence, entre chaque impulsion 36 et 60, il existe un temps important, par comparaison au temps séparant l'émission des impulsions 20.

Il peut donc être intéressant, pour des commandes très fines de vitesse la plus stable possible, d'utiliser les impulsions émises par le lecteur 51 pour commander une boucle tachymétrique de stabilisation de la vitesse de rotation du rotor 2 du moteur esclave 3. Pour cela, la sortie 52 du lecteur 51 est connectée à l'entrée 160 d'un compteur tachymétrique 161 dont la sortie 162 est connectée, par des moyens de liaison 170, à l'entrée de commande 75 du moteur 3. Dans un mode avantageux de réalisation, ces moyens 170 sont constitués par une porte d'addition 164 insérée en série entre la sortie 136 de la porte "OU" 134 et l'entrée 72 de l'amplificateur de puissance 73, respectivement par son entrée 165 et sa sortie 166.

Le compteur tachymétrique 161 intègre le nombre d'impulsions émises en sortie du lecteur 51 et délivre à sa sortie 162 des signaux appliqués à l'entrée 75 du moteur 3. Il permet donc de donner à ce moteur une vitesse de rotation stable, en amortissant les variations de cette vitesse quand le moteur subit des commandes de rattrapage de position et de vitesse, comme décrit précédemment. Cette dernière caractéristique peut être nécessaire dans le cas de commandes fines de mouvements de très grande précision, et surtout, par exemple, pour des mouvements de manipulation très délicate.

Le dispositif décrit précédemment fonctionne de la façon suivante.

Quand on veut commander un moteur esclave 3 par un moteur maitre 5, comme explicité ci-dessus, on met en marche, en alimentant le dispositif et les moteurs avec leur propre source d'énergie. Les deux moteurs commencent dont à tourner, notamment leurs rotors avec les disques de codage. Les lecteurs optiques délivrent leurs impulsions respectives, comme décrit ciavant.Par les générateurs 33 et 57, on affiche les valeurs respectives des deux valeurs Ne et Nm, dans le rapport des vitesses que l'on veut obtenir
Wm et We, en supposant que les nombres A et B sont choisis égaux, pour la facilité de réalisation et de compréhension, de telle façon que
Ne We
Nm Wm
Tant que le nombre et la périodicité des impulsions 36 et 60 (Figure 5) délivrées à la sortie des deux compteurs-multiplicateurs ne sont pas identiques, le comparateur délivre un signal de commande, pour faire varier la vitesse du moteur esclave jusqu'à ce que les impulsions 36 et 60 soient parfaitement en phase. Dans ce cas, le moteur esclave doit donc avoir la vitesse de rotation We = Wm. Ne/Nm.

Si, de plus, les deux rotors 2 et 4 ne sont pas parfaitement calés, les impulsions 140 et 141 sont comparées et le comparateur 110 délivre un signal qui s'applique à l'entrée de commande du moteur esclave 3, pour le ralentir ou l'accélérer, comme décrit, jusqu'à ce que les impulsions 140 et 141 soient parfaitement en phase. Comme décrit ci-avant, le temps nécessaire pour arriver à ce calage est relativement important et, en conséquence, celui-ci ne sera effectif qu'après un certain nombre de tours des deux rotors 2 et 4. Il sera donc nécessaire d'attendre ce temps de calage, avant d'utiliser le moteur esclave dans sa fonction d'application, ce qui n'est pas un inconvénient, du fait de la qualité de la commande de la vitesse de rotation et de la position obtenue avec un tel dispositif.

Quant à la modulation de la vitesse, ayant été décrite ci-avant, elle ne sera pas plus amplement développée.

Enfin, si le dispositif comporte la boucle tachymétrique avec les moyens 161 et 170, la fonction de cette boucle tachymétrique s'ajoute à celle décrite ci-dessus pour la qualité de la stabilisation et de la continuité de la rotation du rotor 2 du moteur 3.

Le dispositif qui vient d'être décrit ci-dessus permet de commander un moteur esclave par un moteur maître. Mais il est bien évident que l'on peut commander une pluralité de moteurs esclaves 3, 300, etc... par un seul moteur maître 5 (Figure 4). Dans ce cas, le système comporte au moins un disposait 1 liant le moteur 5 au moteur 3 et peut comporter, pour relier le moteur maître 5 au moteur esclave 300, une première partie du dispositif 1 et une seconde partie 301. La première partie du dispositif 1 comprend toute la partie du dispositif traitant et analysant les signaux émis à partir du moteur maître 5, en l'occurence essentiellement les moyens 10 et 100, les deux compteurs-multiplicateurs 31 et 106, le générateur 33. Par contre, la seconde partie 301 comprend tous les éléments spécifiquement associés au moteur 300, c'est-à-dire les moyens 50 et 120, les deux compteurs-multiplicateurs 54 et 124, les comparateurs 42, 110, 134 et 164, la boucle tachymétrique 161 et son comparateur 164, et l'amplificateur de puissance, et, si nécessaire, le modu
lateur 154 et son comparateur associé 150.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour commander la vitesse (We) et la position du rotor (2) d'un moteur dit "esclave" (3) en fonction de la vitesse (Wm) et de la position du rotor (4) d'un moteur dit "maître" (5), CARACTERISE PAR LE FAIT

QU'il consiste à

- élaborer pour chaque rotor une pluralité de premières impulsions (20, 58) pour une portion de rotation inférieure à un tour de chaque rotor, et pendant une première durée de temps (qat) déterminée, inférieure à la durée d'un tour du rotor ayant la vitesse de rotation la plus grande,

- transformer chacune des pluralités de premières impulsions (20, 58) par une multiplication, chacune par un premier et second coefficients de multiplication, ces deux premier et second coefficients étant une fonction respective de la vitesse de rotation du rotor du moteur maître et de la vitesse voulue pour le rotor du moteur esclave, de façon à obtenir, par cette transformation, deux séries de deuxièmes impulsions (36, 60),

- comparer temporellement ces deux séries de deuxièmes impulsions pour donner un premier résultat de comparaison,

- commander la vitesse de rotation du rotor (2) du moteur esclave (3) en fonction dudit premier résultat de cette comparaison, afin que lesdites deuxièmes impulsions (36, 60) de chaque série soient en coïncidence temporelle.

2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il consiste, en outre, à

- élaborer pour chaque rotor une impulsion par tour, et pendant une durée déterminée, pour donner deux séries de troisièmes impulsions relatives à chaque rotor,

- multiplier chacune des deux séries desdites troisièmes impulsions par respectivement un coefficient fonction de la vitesse du rotor (4) du moteur maître (5) et de la vitesse voulue (We) pour le rotor esclave, pour donner respectivement deux séries de quatrièmes impulsions (140, 141),

- comparer la position temporelle des impulsions de chacune desdites deux séries de quatrièmes impulsions, pour en donner en second résultat de comparaison, et à

- commander la vitesse de rotation du rotor du moteur esclave en fonction dudit second résultat de cette comparaison, afin que les quatrièmes impulsions de chaque série soient en coïncidence temporelle.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, CARACTERISE PAR

LE FAIT QU'il consiste, en outre, à déphaser (dt) lesdites deuxièmes impulsions (36) de la série desdites deuxièmes impulsions élaborées à partir du rotor dudit moteur maître (5).

4. Dispositif en accord avec l'une des revendications 1 à 3, pour commander la vitesse (We) et la position du rotor (2) d'un moteur dit "esclave" (3) en fonction de la vitesse tWm) et de la position du rotor (4) d'un moteur dit "maitre" (5), CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte

- des premiers moyens (10) pour délivrer une pluralité de premières impulsions (20) correspondant à la vitesse du rotor dudit moteur maitre, le nombre A de ces premières impulsions étant très élevé pour un tour dudit rotor (4),

- des premiers moyens (31) pour compter un nombre x desdites premières impulsions (20) pendant une première durée de temps déterminée (tt) ayant une valeur nettement inférieure à celle d'un tour du rotor de celui des deux moteurs ayant la vitesse de rotation la plus grande,

- des premiers moyens (31, 32, 33) pour engendrer un nombre a de secondes impulsions (36), ledit nombre a étant égal au nombre x multiplié par un coefficient 1/Nm,

- des seconds moyens (50) pour délivrer une autre pluralité de troisièmes impulsions (58) correspondant à la position du rotor dudit moteur esclave, le nombre B des ces troisièmes impulsions étant très élevé pour un tour dudit rotor,

- des seconds moyens (54) pour compter un nombre Z desdites troisièmes impulsions (58) pendant ladite première durée de temps déterminée Ct),

- des seconds moyens (54, 55, 57) pour engendrer un nombre b de quatrièmes impulsions (60), ledit nombre b étant égal au nombre y multiplié par un coefficient 1/Ne, les valeurs des nombres We, Wm, Ne et Nm étant liées par la relation

Nm A Wm

Ne B We

- des moyens (42) pour comparer la position temporelle desdites a secondes impulsions (36) à la position temporelle des dites b quatrièmes impulsions (60), et élaborer un premier signal de commande représentatif du résultat de la comparaison, et

- des moyens (71, 73, 75) pour commander la rotation du rotor (2) dudit moteur esclave (3) par ledit premier signal de commande, de façon à avoir une position relative temporelle déterminée desdites secondes et quatrièmes impulsions.

5. Dispositif selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT

QU'il comporte

- des troisièmes moyens (100) pour délivrer une série de cinquièmes impulsions, avec une impulsion par tour du rotor (4) dudit moteur maître (5),

- des troisièmes moyens (106) pour compter un nombre X de ces cinquièmes impulsions pendant une deuxième durée de temps supérieure à Z tours de celui des deux rotors ayant la vitesse de rotation la plus lente,

- des troisièmes moyens (106, 111, 33) pour multiplier le nombre X d'impulsions comptées par un coefficient 1/Nm fonction de la vitesse de rotation du rotor dudit moteur maître, pour engendrer une série de sixièmes impulsions (140),

- des quatrièmes moyens (120) pour délivrer une série de septièmes impulsions, avec une impulsion par tour dudit moteur esclave,

- des quatrièmes moyens (124) pour compter un nombre Y de ces septièmes impulsions pendant la même dite deuxième durée de temps,

- des quatrièmes moyens (124, 125, 57) pour multiplier le nombre Y de septièmes impulsions par un coefficient 1/Ne fonction de la vitesse de rotation souhaitée pour le rotor dudit moteur esclave, pour engendrer une série de huitièmes impulsions (141),

- des moyens (110, 130) pour comparer temporellement les impulsions respectives desdites séries des sixièmes et huitièmes impulsions, et donner un deuxième signal du résultat de cette comparaison, et

- des moyens (132) pour commander la vitesse de rotation du rotor (2) dudit moteur esclave (3) en fonction dudit second résultat pour obtenir une position relative temporelle desdites sixièmes et huitièmes impulsions.

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, CARACTERISE PAR

LE FAIT QU'il comporte des moyens commandables (150, 154) de déphasage temporel desdites secondes impulsions (36).

7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, CARACTERISE PAR

LE FAIT QUE lesdits moyens pour délivrer une pluralité de premières et troisièmes impulsions comportent au moins un codeur angulaire (11) associé audit rotor, ledit codeur comportant une pluralité (A ou B) de codages optiques (16, 51) pour un tour dudit rotor, et un lecteur optique (16, 51) desdits codages apte à délivrer à sa sortie lesdites premières ou troisièmes impulsions (20, 58).

8. Dispositif selon la revendication 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux codeurs angulaires associés auxdits rotors comportent le même nombre de codages de façon que les nombres A et B soient égaux.

9. Dispositif selon les revendications 5 à 8, CARACTERISE PAR LE

FAIT QUE ladite deuxième durée de temps est au moins égale à Ne/We.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE

PAR LE FAIT QU'il comporte un compteur tachymétrique (161) recevant sur son entrée de comptage (160) lesdites troisièmes impulsions (58) et apte à délivrer à sa sortie (162) un troisième signal représentatif d'une vitesse de rotation sensiblement instantanée du rotor dudit moteur esclave, et des moyens (170) pour appliquer ledit troisième signal à l'entrée de commande (75) de la vitesse de rotation du rotor dudit moteur esclave.