FR2667367A1 - Procede pour commander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, et dispositif associe de commande de trajectoires. - Google Patents

Abstract

Dans un dispositif de commande de trajectoires d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, un système de commande (17) établit une succession de positions de consigne à partir d'une position réelle, et applique un signal d'entrainement à des systèmes hydrauliques d'entrainement (10, 11), afin de déplacer un appareil de travail jusqu'à la position de consigne suivante, à partir de la position à l'instant considéré. Ledit système (17) n'autorise la position de consigne suivante que lorsque des détecteurs de positions indiquent que l'appareil se trouve dans les limites d'une distance prédéterminée avoisinant la position de consigne à l'instant considéré.

Description

i

PROCEDE POUR COMMANDER LE MOUVEMENT D'UN APPAREIL DE

TRAVAIL MOBILE HYDRAULIQUEMENT, ET DISPOSITIF ASSOCIE

DE COMMANDE DE TRAJECTOIRES

La présente invention se rapporte à un procédé pour com-

mander, le long d'une trajectoire de mouvement pour l'essen-

tiel rectiligne, le mouvement d'un appareil de travail mobile

hydrauliquement et placé à une extrémité d'une flèche pivotan-

te de longueur variable, l'appareil de travail étant animé d'un mouvement à l'aide d'éléments hydrauliques d'entraînement,

c'est-à-dire d'un entraînement longitudinal et d'un entraine-

ment angulaire qui sont en prise avec la flèche, en fonction de signaux de commande d'entrée qui déterminent la trajectoire

de mouvement; ainsi qu'à un dispositif de commande de trajec-

toires pour un appareil de travail mobile hydrauliquement, pla-

cé à une extrémité d'une flèche de longueur variable, pouvant pivoter autour d'un axe assujetti à un support, ce dispositif

comprenant des éléments hydrauliques d'entraînement, c'est-à-

dire un entraînement longitudinal destiné à modifier la lon-

gueur de la flèche, et un entraînement angulaire conçu pour faire pivoter ladite flèche; un système de commande, muni

d'une mémoire de données et d'une unité de traitement; un mé-

canisme d'actionnement relié au système de commande, et engen-

drant des signaux de commande d'entrée en fonction de sa posi-

tion; et des détecteurs de positions qui renseignent sur la longueur de la flèche et sur son inclinaison par rapport à un

plan prédéterminé.

Comme décrit dans "Hydraulics & Pneumatics", janvier 1990, page 34, et octobre 1988, pages 78-81, des appareils de travail montés sur des véhicules tout terrain prennent de plus en plus d'importance Ces appareils de travail sont par exemple la fourche d'un élévateur à fourche, la pelle d'une rotopelle, le crochet d'un camion-grue ou une plate-forme de travail Suite à la suspension de l'appareil de travail à une extrémité d'une flèche pivotante de longueur variable, les mouvements de cet appareil peuvent optimalement être décrits dans un système de coordonnées polaires qui se trouve dans le plan de pivotement de la flèche Le centre du système de coordonnées polaires coïncide avec l'axe de pivotement de la flèche Les éléments

d'entraînement peuvent sans aucun problème provoquer des mou-

vements de l'appareil de travail dans la direction radiale ou azimutale Dans les deux cas il suffit d'actionner l'élément

d'entraînement affecté à la direction correspondante Des mou-

vements de l'appareil de travail s'accomplissant exclusivement

dans la direction radiale ou azimutale dans le système de coor-

données polaires sont toutefois inexploitables dans de nom-

breux cas d'application Un mouvement rectiligne est fréquem-

ment exigé, par exemple lorsqu'un élévateur à fourche tente de s'engager au-dessous d'une palette, par sa fourche, afin de soulever ladite palette, ou bien lorsqu'il tente de soulever

cette palette dans le sens vertical En présence d'un mouve-

ment de ce type, il est impératif de coordonner l'un avec l'au-

tre les éléments d'entraînement respectivement assignés à la

modification de longueur et à la modification d'inclinaison.

Une telle coordination réclame de la part de l'utilisateur

une habileté que celui-ci ne peut atteindre qu'après une lon-

gue expérience, voire pas du tout.

C'est pourquoi le brevet US-A-4 722 044 a proposé un pro-

cédé et un dispositif de commande de trajectoires du type men-

tionné en introduction, dans lesquels est prévu un micro-ordi-

nateur qui convertit les signaux de commande d'entrée en des

signaux d'actionnement des systèmes individuels d'entraînement.

Dans ce cas, par exemple, c'est l'entraînement longitudinal qui est actionné La variation de longueur est mesurée En tant que

résultat de la variation de longueur, le microprocesseur calcu-

le l'actionnement nécessaire de l'entraînement angulaire, de

façon à obtenir une trajectoire souhaitée, linéaire ou recti-

ligne La commande est agencée de telle sorte qu'un mouvement

soit imprimé à l'extrémité de la flèche, c'est-à-dire à l'ap-

pareil de travail, en se rapprochant par paliers d'une ligne droite Il n'est pas absolument nécessaire que cette ligne

droite s'étende dans une direction horizontale ou verticale.

La taille des paliers peut être choisie aussi petite que l'au-

torise la résolution des détecteurs destinés à renseigner sur la variation de longueur et d'inclinaison. Une commande de ce genre présuppose, pour les circuits de

régulation associés à la variation de longueur et d'inclinai-

son, des conditions idéales qui en général n'existent pas.

Comme la pratique l'a révélé, une série de causes a pour con-

séquence que, malgré la présence de la commande connue, l'ap-

pareil de travail ne peut pas être guidé sur la trajectoire

souhaitée Par exemple, il peut advenir qu'une quantité insuf-

fisante de fluide hydraulique soit disponible, que la contrain-

te extérieure soit trop grande, que l'espace de travail soit

limité, qu'une certaine inertie affecte le mouvement de l'en-

semble de la machine, ou bien qu'il soit impossible d'obtenir

les courbes caractéristiques d'obturation idéales et présuppo-

sées des valves Ces erreurs peuvent se traduire par des écarts supérieurs, vis-à-vis de la trajectoire rectiligne, sans que

l'opérateur soit directement averti Il peut par exemple adve-

nir que, lors du chargement d'une palette sur un camion, l'ap-

pareil de travail, c'est-à-dire la fourche, soit animé(e) d'un mouvement non pas horizontal, comme souhaité, mais affecté

d'une petite inclinaison vers le bas, bien qu'un mouvement ho-

rizontal soit réglé par le mécanisme d'actionnement Comme

l'effet recherché consiste en ce que le soulèvement de la pa-

lette se cantonne le plus possible à une faible distance au-

dessus de la hauteur de la plate-forme de chargement, cette palette viendra heurter le camion à cause de l'inclinaison de sa trajectoire de mouvement L'opérateur peut compenser cette

inclinaison descendante de la trajectoire de mouvement en pro-

cédant, simultanément au réglage du mouvement horizontal, au

réglage d'un mouvement vertical vers le haut Cela ne corres-

pond cependant pas à l'objectif visé, car un tel mode d'ac-

tionnement réclame à son tour, de la part de l'opérateur, une

connaissance précise de la machine et une habileté éprouvée.

L'invention a pour objet de fournir un procédé pour com-

mander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauli-

quement, ainsi qu'un dispositif de commande de trajectoires,

grâce auxquels la trajectoire de mouvement souhaitée de l'ap-

pareil de travail soit à coup sûr respectée.

Conformément à l'invention, dans un procédé du type pré-

cité, cet objet est atteint par le fait qu'une succession de

positions de consigne est établie dans la trajectoire de mou-

vement, sur la base d'une position réelle de l'outil, puis cet outil est déplacé jusqu'à la position de consigne suivante, à partir d'une position à un instant considéré, en un mouvement uniforme et continu, le mouvement vers la position suivante étant autorisé uniquement lorsque l'outil se situe dans une plage de tolérances prédéterminée avoisinant la position de

consigne précédente.

Par conséquent, l'un des mouvements ne s'effectue plus d'après l'autre mouvement De petits trajets partiels sont en revanche calculés Les éléments d'entraînement peuvent être actionnés concomitamment, pour déplacer l'appareil de travail le long du trajet partiel A la fin de chaque trajet partiel, on vérifie si les éléments d'entraînement ont fonctionné correctement Tant que l'appareil de travail n'occupe pas la position de consigne souhaitée, à la fin du trajet partiel, le

trajet partiel suivant n'est pas autorisé L'on admet une pe-

tite erreur, c'est-à-dire des écarts relativement modestes par rapport à la position de consigne individuelle La position de consigne est considérée comme atteinte lorsque l'appareil de travail se trouve dans la plage de tolérances relativement

étroite avoisinant cette position de consigne, également lors-

que ledit appareil n'a pas atteint exactement ladite position de consigne La plage de tolérances sert également de mesure

de sûreté pour rendre possible un déroulement "fluide" du mou-

vement Ainsi, cela permet de compenser par exemple des

écarts pouvant résulter de vitesses de travail et de préci-

sions différentes qui accompagnent la commande des éléments d'entraînement Du fait que la trajectoire de mouvement est subdivisée en des séquences de mouvement individuelles, un écart de la trajectoire de mouvement effective de l'appareil

de travail, par rapport à la trajectoire de mouvement souhai-

tée de cet appareil, peut être maintenu extraordinairement faible Il n'est pas impératif que la totalité des trajets partiels individuels soit calculée au préalable Il suffit de calculer le trajet partiel successif, et donc la position de consigne suivante, alors que l'appareil de travail parcourt le trajet partiel précédent Cela permet de réagir d'une manière

relativement rapide à des variations intervenant dans les si-

gnaux de commande d'entrée.

Les positions de consigne sont de préférence séparées les unes des autres d'une distance que l'appareil de travail peut parcourir en des fractions de seconde De ce fait, les

positions de consigne individuelles sont très intimement voi-

sines les unes des autres L'on évite de la sorte un fonc-

tionnement par à-coups De surcroît, la correction d'erreurs éventuelles intervenant dans la trajectoire de mouvement a lieu sur de très courtes distances, si bien que l'appareil de travail peut suivre la trajectoire de mouvement souhaitée avec

une grande précision.

Dans ce cas, de préférence, l'éloignement mutuel de deux

positions de consigne est de l'ordre de 10 millisecondes Ain-

si la trajectoire de mouvement est corrigée environ cent fois

par seconde.

Dans une forme de réalisation préférentielle, l'orienta-

tion de l'appareil de travail par rapport à la flèche est modi-

fiée à l'aide d'un élément d'entraînement hydraulique supplé-

mentaire, c'est-à-dire d'un entraînement de l'appareil de tra-

vail, en fonction du mouvement de la flèche Cela est par exem-

ple rationnel lorsque l'appareil de travail doit être maintenu dans une inclinaison déterminée par rapport à un plan déterminé (par exemple au plan du support), voire par rapport à un plan horizontal, de manière à éviter le ripage d'une charge située

sur l'appareil de travail Cette exigence est notamment impo-

sée à des élévateurs à fourches, à l'aide desquels des palettes

chargées sont transportées.

Il est alors préférentiel que l'orientation de l'appareil de travail, par rapport à la flèche, soit modifiée en fonction de l'orientation de ladite flèche vis-à-vis de la direction de la pesanteur L'orientation de la flèche vis-à-vis de la direc- tion de la pesanteur peut varier à cause de deux facteurs: d'une part, à cause d'un mouvement de la flèche par rapport au support, c'est-à-dire par exemple au véhicule sur lequel la

flèche est fixée; ou bien, d'autre part, à cause d'un mouve-

ment du support lorsque, par exemple, le véhicule monte ou des-

cend une pente Par exemple, lorsque l'appareil de travail est matérialisé par la fourche d'un élévateur à fourche, ladite fourche peut être maintenue horizontalement dans toutes les positions possibles de la flèche, si bien qu'une palette ne

peut pas riper, ni perdre son chargement.

De préférence, une orientation de consigne est établie pour chaque position de consigne, et le mouvement jusqu'à la position suivante est autorisé uniquement lorsque l'écart de l'orientation réelle, par rapport à l'orientation de consigne,

est lui aussi inférieur à une valeur prédéterminée Par consé-

quent, le système de surveillance englobe non seulement l'en-

trainement longitudinal et l'entraînement angulaire, mais éga-

lement l'entraînement de l'appareil de travail.

Dans une autre forme de réalisation préférentielle, le

débit volumique globalement nécessité par les éléments hydrau-

liques d'entraînement est établi, le débit volumique disponi-

ble est établi, le quotient entre le débit volumique disponi-

ble et le débit volumique nécessité est établi et, au cas o ce quotient est inférieur à 1, chaque élément d'entraînement

est alimenté seulement par un débit volumique réduit en con-

cordance avec ledit quotient Lorsque l'opérateur souhaite provoquer, à l'aide du mécanisme d'actionnement, un mouvement

de l'appareil de travail en présence duquel la somme des dé-

bits volumiques, nécessités par les éléments individuels d'en-

trainement, excède la quantité pouvant être délivrée par une pompe, l'élément d'entraînement dont les besoins sont maximaux ne pourra plus exercer sa fonction d'une manière satisfaisante, et il entrera en action avec une certaine temporisation par

rapport aux autres éléments d'entraînement Il est fort vrai-

semblable que cela implique un écart de la trajectoire de mou-

vement effective de l'appareil de travail, vis-à-vis de la

trajectoire de mouvement souhaitée Or, dans la forme de réa-

lisation avantageuse, il est précisément fait en sorte que la répartition du débit volumique disponible ait lieu en fonction

d'une clé qui est préétablie par les éléments individuels d'en-

trainement Par exemple, si un élément d'entraînement réclame la quantité A, le deuxième élément d'entraînement la quantité B, et le troisième élément d'entraînement la quantité C, la somme de A, B et C étant désignée par "somme D", mais si la

pompe ne met à disposition que la quantité E, le premier élé-

ment d'entraînement reçoit uniquement la quantité A x E/D, le deuxième élément d'entraînement la quantité B x E/D, et le troisième élément d'entraînement la quantité C x E/D Dans ce cas, certes, le mouvement de l'appareil de travail se déroule

globalement d'une manière sensiblement plus lente, mais la re-

lation mutuelle entre les mouvements individuels demeure tou-

tefois la même, de sorte que l'appareil de travail peut suivre

la trajectoire souhaitée avec une grande précision.

Dans une autre forme de réalisation préférentielle, le mouvement de chaque élément d'entraînement est régulé, chaque circuit de régulation présentant un facteur d'amplification

qui dépend de l'erreur relative de tous les circuits de régu-

lation En principe il s'avère suffisant de coordonner les mouvements des éléments individuels d'entraînement, uniquement par l'intermédiaire de la commande centrale qui délivre, à

chaque régulateur, une valeur d'entrée matérialisant une gran-

deur de réglage Ensuite le régulateur règlera l'élément d'en-

trainement sur la valeur de consigne souhaitée Cela présuppo-

se néanmoins que les régulateurs individuels fonctionnent, pour

l'essentiel, de manière idéale Dans la pratique il peut tou-

tefois advenir que les régulations des éléments individuels

d'entraînement accusent des écarts mutuels résultant, par exem-

pie, d'inerties ou de fuites différentes, voire de causes si-

milaires Dans ce cas, il est avantageux que les circuits in-

dividuels de régulation s'influencent réciproquement De ce fait, les écarts provoqués par de petites erreurs, dans les circuits individuels de régulation, peuvent être compensés

avant que la commande soit contrainte à intervenir par un ver-

rouillage des valeurs de consigne suivantes.

Le facteur d'amplification est alors, de préférence, cal-

culé d'après la formule: K Ri = 1 + 3 x ei 1 + ej + ek dans laquelle KR est le facteur d'amplification, e exprime les erreurs relatives des circuits individuels de régulation, et i, j et k représentent les indices desdits circuits individuels de régulation L'erreur relative e est alors l'expression de l'écart de la valeur réelle vis-à-vis de la valeur de consigne, rapporté à la valeur de consigne Dans des conditions idéales, c'est-à-dire lorsqu'on n'enregistre pas d'écarts de régulation,

le facteur d'amplification est égal à 1 Ce facteur d'amplifi-

cation augmente selon l'ampleur de la discrépance entre le cir-

cuit individuel de régulation et les autres, c'est-à-dire en

fonction de l'erreur relative du circuit individuel de régula-

tion Au début d'un mouvement, toutes les erreurs relatives sont égales à 1 La valeur du facteur d'amplification est par conséquent de 2 Lorsque tous les circuits de régulation sont

égalisés, c'est-à-dire lorsque plus aucune différence de régu-

lation n'intervient, le facteur d'amplification est égal à 1.

Lorsque les circuits j et k sont égalisés avant que le circuit i le soit, on obtient, pour le facteur d'amplification du régulateur i, la valeur K Ri = 4 Le régulateur i rattrapera par conséquent sa différence de régulation avec une vitesse accrue. Dans une autre forme de réalisation préférentielle, la vitesse du mouvement est réduite progressivement à la fin de

la trajectoire de mouvement de l'appareil de travail L'on évi-

te de la sorte des secousses affectant la machine, ainsi que des contraintes inutilement rudes Cela peut être obtenu par

exemple par une commande des courbes caractéristiques d'obtu-

ration des valves le long d'une fonction inclinée.

Une succession de trajectoires de mouvement est de préfé-

rence mémorisée, et répétée si besoin est Cela est en parti-

culier souhaitable dans le cas de fonctions opératoires tri-

viales et monotones La première fois, l'opérateur exécute

lui-même cette fonction opératoire La mémoire prend la com-

mande en charge lors de processus fonctionnels ultérieurs.

Dans ce cas, l'opérateur a encore la possibilité de procéder à

des corrections mineures.

De préférence également, une variation pondérale de l'ap-

pareil de travail est établie Cela permet de définir pour la contrainte de l'appareil de travail une statistique pouvant

être employée, par exemple, à des fins de calcul.

Dans ce cas, de préférence, le couple imposé au support par l'appareil de travail est établi en continu Etant donné que le poids initial de l'appareil de travail est connu, le poids effectif de cet appareil peut être établi pour chaque instant considéré sur la base de la variation pondérale A partir du poids, de la longueur de la flèche, de l'excursion de cette flèche et de la direction de la pesanteur, il est à présent possible de déterminer le couple que l'appareil de travail impose au support Ce couple autorise par exemple un pronostic quant au risque de basculement du support vers l'avant, vers l'arrière ou de côté En cas de dépassement d'une valeur limite, une alarme peut être déclenchée et/ou des

mouvements ultérieurs, augmentant le couple, peuvent être in-

terdi ts.

Conformément à l'invention, l'objet recherché est égale-

ment atteint par un dispositif de commande de trajectoires du type précité, dans lequel le système de commande établit une succession de positions de consigne sur la base d'une position

réelle, et applique un signal d'entraînement aux systèmes hy-

drauliques d'entraînement, afin de déplacer l'appareil de tra-

vail jusqu'à la position de consigne suivante, à partir de la position à l'instant considéré, auquel cas il n'autorise la position de consigne suivante que lorsque les détecteurs de positions indiquent que l'outil se trouve dans les limites

d'une distance prédéterminée avoisinant la position de consi-

gne à l'instant considéré.

Par conséquent, le système de commande surveille en per-

manence si les signaux qu'il délivre produisent également le résultat souhaité Aussi longtemps que le résultat souhaité (c'est-à-dire la position de consigne) n'est pas atteint, il

n'est autorisé aucun mouvement ultérieur de l'appareil de tra-

vail au-delà de la valeur de consigne.

Dans ce cas, de préférence, le système de commande rend disponible la valeur de consigne suivante, pour l'essentiel, millisecondes après la mise à disposition d'une valeur de consigne Ainsi, le calcul de la succession des séquences de

mouvement a lieu d'une manière relativement rapide comparati-

vement au mouvement de l'appareil de travail La mise à dispo-

sition de la nouvelle valeur de consigne après environ 10 mil-

lisecondes ne signifie pas que cette valeur de consigne doive impérativement être délivrée à l'issue de cette période Bien au contraire, la délivrance de la valeur de consigne dépend du fait que l'appareil de travail a ou non atteint la position de consigne précédente, c'est-à-dire se trouve dans les limites d'une distance d'erreur préétablie avoisinant la position de

consigne.

L'on a de préférence prévu, entre l'appareil de travail

et la flèche, un élément d'entraînement hydraulique supplémen-

taire, c'est-à-dire un entraînement de l'appareil de travail,

ainsi qu'un détecteur supplémentaire de positions, c'est-à-

dire un détecteur angulaire conçu pour établir l'angle entre

l'appareil de travail et la flèche, ledit élément et ledit dé-

tecteur étant raccordés au système de commande De ce fait, il est procédé à la commande et à la surveillance continues non

seulement de la position de l'appareil de travail, mais égale-

ment de l'orientation de cet appareil Comme exposé ci-avant, cela peut être en particulier avantageux lorsque l'appareil de

travail est destiné à transporter des fardeaux dont le dérapa-

ge est proscrit Dans ce cas, sur l'intégralité de la trajec-

toire de mouvement de l'appareil de travail, une orientation déterminée de cet appareil doit, par exemple, être maintenue par rapport à un plan horizontal.

Le système de commande établit avantageusement, pour cha-

que position de consigne, un angle de consigne entre l'appareil de travail et la flèche, et ne délivre la valeur de consigne suivante, dans la succession, que lorsque l'écart entre l'angle

réel et l'angle de consigne est inférieur à une valeur prédé-

terminée De la sorte, l'on exclut à coup sûr que des erreurs

majeures puissent s'insinuer également au stade de l'orienta-

tion de l'appareil de travail En revanche, des erreurs mineu-

res sont immédiatement corrigées à la fin d'un segment de la

trajectoire de mouvement.

Un détecteur d'inclinaisons, de préférence raccordé au système de commande en tant que détecteur supplémentaire de positions, renseigne sur l'inclinaison du support par rapport

à la direction de la pesanteur Par exemple, cela permet d'ob-

tenir que l'appareil de travail conserve une orientation pré-

déterminée par rapport à un plan horizontal, de telle sorte que des charges déposées sur l'appareil de travail ne puissent

pas riper.

Dans une forme de réalisation préférentielle, un disposi-

tif sélecteur, conçu pour la sélection d'un mode de commande, est raccordé au système de commande Ce système de commande est par conséquent commutable L'appareil de travail peut être animé d'un mouvement de la manière classique, les instructions

individuelles, délivrées par le mécanisme d'actionnement, im-

pliquant alors directement un actionnement des éléments d'en-

trainement Dans ce cas, un mouvement est quasiment imprimé à l'appareil de travail selon des coordonnées polaires Un autre mode de commande est la commande automatique de l'appareil de travail, décrite jusque-là, le long d'une ligne droite Par ailleurs, l'opérateur peut choisir s'il souhaite commander la trajectoire de l'appareil de travail par rapport au support, ou par rapport à la pesanteur Il est également possible de choisir si l'appareil de travail doit être maintenu constant par rapport au véhicule, ou par rapport à un plan horizontal, par exemple lorsque ledit support est réalisé sous la forme d'un véhicule et se déplace sur le terrain Toutes ces fonc-

tions peuvent être concrétisées à l'aide du dispositif de com-

mande de trajectoires décrit ci-avant.

Le système de commande choisit de préférence également, lors de l'occurrence d'une erreur, un autre mode de commande qui exige davantage d'attention de la part de l'opérateur, et il affiche éventuellement ce mode de commande Le système de commande vérifie en permanence si des erreurs surviennent dans le dispositif de commande de trajectoires Par exemple, l'on vérifie en permanence si un court- circuit ou une interruption affecte tous les conducteurs ou quelques- uns d'entre eux, c'est-à-dire qu'il est vérifié si le signal est, par exemple,

* inférieur à 3 Z ou supérieur à 97 % de la valeur d'alimenta-

tion Il est également possible d'établir un gradient de si-

gnal, c'est-à-dire une variation affectant un signal dans le

temps Lorsqu'un tel gradient excède ce qui peut être physi-

quement possible, l'on peut en conclure à une erreur Des re-

dondances peuvent également être intégrées Lors de la surve-

nance d'une erreur, le système de commande retourne, par com-

mutation, au degré de confort immédiatement inférieur Le fonc-

tionnement peut se poursuivre, mais réclame une attention ac-

crue de l'opérateur.

Dans une forme de réalisation préférentielle, un mécanis-

me de changement de vitesses est relié au système de commande.

Ce mécanisme de changement de vitesses peut déterminer si le

véhicule se déplace ou non Dans une forme de réalisation sim-

ple, il suffit également que ledit mécanisme détermine si un rapport est enclenché Dans ce cas, il faut s'attendre à un

mouvement du véhicule.

Il est avantageusement prévu un dispositif mesureur du

débit volumique du fluide hydraulique disponible Le disposi-

tif mesureur établit le débit volumique délivré par une pompe.

Cela est particulièrement avantageux lorsque la pompe doit non seulement alimenter les éléments d'entraînement, en vue du

mouvement de l'appareil de travail, mais doit également four-

nir du fluide hydraulique à d'autres fins, par exemple pour une direction hydraulique ou une installation de freinage En-

suite, le système de commande reçoit en permanence une infor-

mation relative aux quantités de fluide hydraulique avec les-

quelles il peut fonctionner.

Dans ce cas, de préférence, chaque élément d'entraînement est associé à une unité de détermination de la quantité du

fluide hydraulique nécessaire en fonction du mouvement souhai-

té, auquel cas le système de commande forme un quotient entre lesquantités du fluide hydraulique respectivement disponible et nécessaire et, au cas o ledit quotient est inférieur à 1, il délivre à chaque élément d'entraînement une quantité de

fluide hydraulique qui est réduite en concordance avec ce quo-

tient La quantité de fluide hydraulique nécessitée par Tes éléments d'entraînement peut être calculée sur la base de la position du mécanisme d'actionnement, par exemple à partir de

la position angulaire et de l'excursion du levier d'actionne-

ment, ainsi que sur la base d'une charge imposée à l'appareil de travail Comme mentionné ci-avant, il en résulte que tout

le mouvement de l'appareil de travail se déroule, certes, éven-

tuellement avec une vitesse réduite, mais que ledit mouvement

suit néanmoins la trajectoire souhaitée Sans cette compensa-

tion des besoins des éléments individuels d'entraînement, il peut advenir que l'appareil de travail atteigne, certes, le point final souhaité de la trajectoire de mouvement, mais suive toutefois une trajectoire déviante entre le point initial et

ledit point final.

Un dispositif mesureur de contraintes, de préférence rac-

cordé au système de commande, détermine la contrainte engendrée

par l'appareil de travail Le dispositif mesureur de contrain-

tes peut, par exemple, exécuter une fonction de pesage, de sor-

te que le travail fourni par l'appareil de travail peut être établi.

Il est avantageusement prévu un système d'alarme qui dé-

clenche une alarme et/ou empêche des mouvements de l'appareil de travail ayant pour effet d'augmenter un couple agissant sur le support, lorsqu'une valeur, établie sur la base de la contrainte imposée par l'appareil de travail, ainsi que sur la base de la longueur et du pivotement de la flèche, excède une limite prédéterminée Le système d'alarme sert par conséquent

à accroître la sécurité du support à l'encontre d'un bascule-

ment, et donc la sûreté de l'opérateur Lorsque la contrainte

engendrée par l'appareil de travail et la longueur de la flè-

che sont trop grandes, il peut advenir que le couple imposé au

support devienne trop fort, et que ledit support bascule Nor-

malement, dans les appareils de travail du type considéré, il suffit de se préoccuper d'un basculement vers l'avant Dans des cas extrêmes néanmoins, par exemple lorsque l'appareil de travail est implanté sur un véhicule tout terrain et lorsque ce véhicule monte une pente relativement accentuée, il peut également se produire un basculement vers l'arrière ou vers le côté.

Avantageusement, les signaux de commande d'entrée indi-

quent la direction et la vitesse du mouvement de l'appareil de travail Lorsque, par exemple, le mécanisme d'actionnement est formé par un levier de commande, la direction de l'excursion

de ce levier de commande peut indiquer la direction du mouve-

ment de l'appareil de travail, et l'ampleur de cette excursion peut indiquer la vitesse du mouvement dudit appareil De la sorte, c'est uniquement la trajectoire de mouvement qui est

fermement arrêtée, et non pas la position extrême de l'appa-

reil de travail Ensuite, le système de commande calcule suc-

cessivement les segments de la trajectoire de mouvement aussi longtemps que les signaux de commande d'entrée, délivrés par

le mécanisme d'actionnement, indiquent qu'un mouvement de l'ap-

pareil de travail est souhaité.

Dans ce cas, de préférence, les signaux de commande d'en-

trée se présentent comme des valeurs incluses dans un système

de coordonnées cartésiennes, le système de commande convertis-

sant ces valeurs en des coordonnées polaires Les signaux de

commande d'entrée sont mieux adaptés au pouvoir conceptuel hu-

main lors du mouvement de l'appareil de travail En règle gé-

nérale, un être humain peut mieux se représenter un mouvement rectiligne, composé de mouvements individuels mutuellement pro- portionnels, qu'un mouvement rectiligne qui est englobé dans un système de coordonnées polaires et réclame, en général, une conversion relativement compliquée impliquant des fonctions trigonométriques. Il est de préférence prévu, à la sortie du système de commande, un circuit porte qui valide un trajet de signaux,

vers la sortie, en fonction de la position réelle et de la po-

sition de consigne de l'appareil de travail à l'instant consi-

déré Le circuit porte matérialise par conséquent, à la sortie du système de commande, la barrière à l'aide de laquelle les

segments individuels de la trajectoire de mouvement sont auto-

ri sés.

Les valeurs de la position réelle sont alors préférentiel-

lement délivrées au circuit porte par l'intermédiaire d'un dis-

positif de transformation, en vue de la conversion de coordon-

nées polaires en des coordonnées cartésiennes Ensuite, le cir-

cuit porte peut directement comparer si la position de consigne

est atteinte ou non.

Il est avantageusement prévu un commutateur, qui raccorde les détecteurs de positions à la mémoire de données dès que le

mécanisme d'actionnement occupe sa position neutre Les détec-

teurs de positions préétablissent, dans ce cas, la position

réelle en tant que position de départ de la séquence de mouve-

ment suivante.

Un circuit de régulation est avantageusement affecté à chaque élément d'entraînement Le circuit de régulation règle

l'élément d'entraînement sur la position de consigne souhaitée.

Chaque circuit de régulation présente alors, de préféren-

ce, un organe à facteur d'amplification variable L'amplifica-

tion des circuits individuels de régulation peut ensuite être adaptée aux besoins Par exemple, un circuit de régulation peut être muni d'un facteur d'amplification supérieur, de façon à

obtenir une régulation plus rapide lorsque cela s'avère néces-

sa i re.

Dans ce cas, de préférence, le facteur d'amplification d'un circuit de régulation dépend de la condition de régula-

tion des autres circuits de régulation Cela permet d'attein-

dre une "synchronisation d'erreurs" De la sorte, l'on peut obtenir que les signaux de commande délivrés par les circuits individuels de régulation provoquent pour l'essentiel, dans les éléments individuels d'entraînement, des mouvements tels que la position de l'appareil de travail suive la trajectoire

de mouvement souhaitée.

Le facteur d'amplification est alors avantageusement ob-

tenu d'après la formule suivante: K Ri = 1 + 3 x ei 1 + ej + ek dans laquelle KR est le facteur d'amplification, e exprime l'erreur relativeet i, j et k représentent les indices des circuits individuels de régulation L'erreur relative est la

différence de régulation, rapportée à la grandeur de guidage.

Au début d'un mouvement, toutes les erreurs relatives sont éga-

les à 1, étant donné que la différence de régulation présente exactement la même valeur que la grandeur de guidage Dans ce

cas, le facteur d'amplification KR = 2 Lorsque tous les cir-

cuits de régulation sont égalisés, l'erreur relative disparaît et KR = 1 Si deux circuits j et k sont précisément égalisés avant que le circuit de régulation i entre action, par exemple suite à l'inertie de l'élément d'entraînement, K Ri devient égal à 4.

De préférence, au moins une grandeur auxiliaire est affec-

tée à chaque circuit de régulation A l'aide de cette grandeur auxiliaire, il est possible de surmonter des difficultés lors de la transformation d'une courbe caractéristique d'obturation

de la valve d'un élément d'entraînement Par exemple, les cour-

bes caractéristiques d'obturation des valves, c'est-à-dire la cohésion entre le signal et le flux autorisé par la valve, ne

sont pas toujours linéaires Il est fréquent que la courbe ca-

ractéristique d'une valve accuse également des écarts brusques,

ou bien ne soit pas différenciable en permanence.

Il s'avère alors préférentiel qu'une première grandeur auxiliaire corresponde à une bande neutre de la courbe carac- téristique d'obturation d'une valve La bande neutre de la courbe caractéristique indique que la valve ne s'ouvre que

lorsqu'une intensité minimale du signal est atteinte.

Il est de préférence prévu que le système de commande ouvre progressivement les valves les unes après les autres à partir d'une position neutre, tout d'abord dans une direction,

jusqu'à ce que les détecteurs associés enregistrent un mouve-

ment des entraînements considérés; qu'il amène lesdites val-

ves à la position neutre, puis les ouvre progressivement-dans l'autre direction, jusqu'à ce que les détecteurs indiquent à nouveau un mouvement; et qu'il établisse la bande neutre sur

la base des signaux desdits détecteurs Une bande neutre rela-

tive à un levier d'actionnement et à d'autres pièces peut, elle aussi, être établie de cette manière De ce fait, l'ajustement

des entraînements et le réglage des valves peuvent être exécu-

tés avec une précision moindre Malgré tout, cet autocalibrage permet d'obtenir un mouvement uniforme et continu de l'appareil

de travail.

Une seconde grandeur auxiliaire est, avantageusement, éta-

blie sur la base de l'inclinaison de la courbe caractéristique

d'obturation de la valve L'inclinaison de cette courbe carac-

téristique reflète la cohésion existant entre le signal d'en-

trée de la valve, par exemple un signal électrique, et le si-

gnal de sortie représentant, dans ce cas, le flux de fluide

hydraulique autorisé.

La seconde grandeur auxiliaire est avantageusement intro-

duite, dans le circuit de régulation, en tant que grandeur d'action directe Une variation intervenant dans la grandeur

de guidage se répercute alors d'une manière relativement ra-

pide sur l'élément d'entraînement.

De préférence, les grandeurs auxiliaires sont stockées dans la mémoire de données Au stade de l'initialisation du dispositif, les grandeurs auxiliaires nécessaires aux valves individuelles sont mises en mémoire une fois pour toutes Lors

du calcul, le système de commande peut toujours y avoir de nou-

veau recours.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à ti-

tre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins anne-

xés sur lesquels:

la figure 1 est une illustration schématique d'un dispo-

sitif de commande de trajectoires;

la figure 2 est une représentation schématique d'un sup-

port associé à un appareil de travail;

la figure 3 est une illustration schématique d'une tra-

jectoire rectiligne de mouvement;

la figure 4 est une représentation schématique de l'orga-

nisation interne du système de commande;

la figure 5 est une illustration schématique d'un régula-

teur;

la figure 6 montre une courbe caractéristique d'obtura-

tion d'une valve; et

la figure 7 représente la connexion de plusieurs régula-

teurs.

Le dispositif de commande de trajectoires peut être em-

ployé, par exemple, sur un élévateur tout terrain 1 à fourche, sur une rotopelle 2, un camion-grue 3 ou d'autres appareils de

travail qui sont conçus pour être animés de mouvements linéai-

res L'invention est expliquée, ci-après, en considérant le cas d'un élévateur à fourche Un élévateur 1 de ce genre est illustré sur la figure 2 Cet élévateur comporte un support 4,

mobile sur des roues 5, 6 Une flèche 8 est montée sur le sup-

port 4, avec faculté de pivotement autour d'un axe 7 assujetti à ce support, flèche à l'autre extrémité de laquelle est fixée une fourche 9 matérialisant un appareil de travail La flèche 8

est réglable en longueur à l'aide d'un entraînement longitudi-

nal 10 et elle peut pivoter, autour de l'axe 7, à l'aide d'un entrainement angulaire 11 La fourche 9 peut être inclinée, par rapport à la flèche 8, à l'aide d'un entraînement 12 de l'appareil de travail Par conséquent, les entraînements 10 à 12 permettent de régler la longueur 1 de la flèche, l'angle A par rapport au support 4, ainsi que l'angle B de la fourche 9 vis-à-vis de la flèche 8 Les entraînements peuvent être réa-

lisés, par exemple, sous la forme de vérins hydrauliques agis-

sant dans deux directions Tous les entraînements 10 à 12 pré-

sentent, simultanément, un détecteur de positions qui n'est pas illustré en détail et renseigne sur la position occupée par le

piston à l'intérieur du cylindre Sur la base de cette posi-

tion, grâce au rapport de démultiplication connu, il est possi-

ble de tirer une conclusion nette quant à la longueur 1 et aux angles A et B Ainsi, à l'aide des détecteurs de positions, il

est possible d'émettre un pronostic univoque relatif à la posi-

tion et à l'orientation de la fourche 9 Un détecteur d'incli-

naisons 13, par ailleurs disposé sur le support, indique l'in-

clinaison de ce support 4 par rapport à la direction de Ta pe-

santeur De ce fait, lorsque le détecteur de positions est in-

tégré dans un circuit de commande, il est possible d'établir

non seulement la position et l'orientation de la fourche 9 vis-

à-vis du support 4, mais également l'orientation ou la position

respective de cette fourche 9 par rapport à un plan horizontal.

Un mouvement important de la fourche 9 de l'élévateur 1 réside dans le prélèvement de palettes A cette fin, le tronçon horizontal de la fourche 9 doit être engagé au-dessous de la palette Du fait que la palette ne se trouve pas toujours dans

le prolongement rectiligne de la flèche 8, ce mouvement recti-

ligne réclame non seulement un prolongement de ladite flèche 8, mais également un pivotement simultané de cette flèche 8 autour de l'axe 7, à l'aide de l'entraînement angulaire 11 Dans ce cas, pour maintenir le tronçon horizontal de la fourche 9 dans

le plan horizontal, il est concomitamment nécessaire d'action-

ner l'entraînement 12 de l'appareil de travail Un dispositif de commande de trajectoires (voir la figure 1) est prévu

pour la coordination de ces mouvements Le dispositif de com-

mande 15 possède un levier d'actionnement 16, qui est relié à un système de commande 17 Le levier d'actionnement 16 délivre, en fonction de sa position, des signaux de commande d'entrée

inl, in 2, in 3 au système de commande 17 Par exemple, les si-

gnaux inl et in 2 peuvent être engendrés par une inclinaison respective du levier 16 vers l'avant et vers l'arrière ou vers

la gauche et vers la droite, et le signal in 3 peut être engen-

dré par la manoeuvre d'un bouton 18.

Le système de commande 17 comprend une unité de traitement 19, par exemple un microprocesseur (p P), ainsi qu'une mémoire de données 20 qui est raccordée à cette unité de traitement

19 Les signaux de commande d'entrée inl, in 2 et in 3 sont ap-

pliqués à l'unité de traitement 19 Les signaux inl, in 2 re-

produisent, dans un système de coordonnées cartésiennes, la

direction de mouvement et la vitesse du mouvement de la four-

che 9 représentant l'appareil de travail Cela correspond op-

timalement au pouvoir conceptuel humain Néanmoins, grâce-à la

présence de la flèche pivotante 8 de longueur variable, le mou-

vement de la fourche 9 peut être optimalement décrit dans un système de coordonnées polaires Dans ce cas, l'entraînement longitudinal 10 reproduit le mouvement de la fourche 9 dans le sens radial, et l'entraînement angulaire 11 le mouvement de

cette fourche 9 dans le sens azimutal La conversion des coor-

données cartésiennes en des coordonnées polaires est assurée à

l'aide de l'unité de traitement 19.

A sa sortie, l'unité de traitement 19 engendre des signaux de commande sl, S 2, S 3, c'est-à-dire des valeurs de consigne attribuées à l'entraînement longitudinal 10, à l'entraînement

angulaire 11 et à l'entraînement 12 de l'appareil de travail.

Ces valeurs de consigne sont respectivement appliquées, en tant que grandeurs de guidage, à un régulateur considéré R 1, R 2 et R 3 Chaque régulateur Rl, R 2, R 3 est relié à une valve Vl, V 2, V 3 Les valves individuelles sont reliées aux entraînements 10

à 12, qui sont désignés par Ml, M 2 et M 3 par souci de simplifi-

cation Les régulateurs R engendrent, à leur sortie, un signal

électrique de commande qui est appliqué aux valves V Ces val-

ves V convertissent le signal électrique en un signal hydrau-

lique, c'est-à-dire qu'elles délivrent, aux entraînements M,

une quantité de fluide hydraulique qui est variable en fonc-

tion de leurs signaux d'entrée A la sortie des entraînements M, plus précisément à la sortie des détecteurs de positions associés auxdits entraînements M, il est possible d'émettre un pronostic concernant la variation de position provoquée par lesdits entraînements M Cette variation est réinjectée dans

les régulateurs R et dans l'unité de traitement 19, par l'en-

tremise de signaux fl, f 2 et f 3 Par l'intermédiaire de si-

gnaux al, a 2 et a 3, les valves Vi, V 2 et V 3 indiquent rétro-

activement une erreur possible à l'unité de traitement 19 L'unité de traitement 19 reçoit encore, de surcroît, un signal ti qui correspond à la quantité du fluide hydraulique

tenu en attente par une source de fluide hydraulique, un si-

gnal t 2 qui correspond à la sortie du détecteur d'inclinai-

sons 13, et un signal t 3 qui est un signal de charge L'unité 19 reçoit, par ailleurs, un signal t 4 émanant d'un mécanisme

21 de changement de vitesses L'unité 19 est en outre raccor-

dée à un dispositif 22 sélecteur de modes, avec lequel elle

échange des signaux il, i 2, i 3, i 4, i 5 et i 6.

Il est en outre prévu un dispositif 23 d'entrée de don-

nées, à l'aide duquel des valeurs peuvent être introduites

dans la mémoire de données 20 ou dans l'unité de traitement 19.

Cependant, le système de commande 17 n'a pas pour seule

fonction de convertir les signaux cartésiens de commande d'en-

trée en des signaux polaires, en vue de commander les entrai-

nements 10 à 12; il surveille également si l'appareil de tra-

vail 9 accomplit le mouvement linéaire souhaité A cet effet, le système de commande 17 calcule une succession de valeurs de consigne (figure 3) Si, 52, 53, 54, Sn qui se trouvent sur la trajectoire de mouvement souhaitée, linéaire ou rectiligne, de l'appareil de travail 9 Le système 17 commande à présent l'entraînement longitudinal 10 et l'entraînement angulaire 11 de façon telle qu'une trajectoire de mouvement effective 24 de l'appareil de travail 9 avoisine le plus intimement possible

une trajectoire de mouvement souhaitée 25 A cette fin, l'ap-

pareil de travail 9 est pour ainsi dire animé d'un mouvement "par étapes", c'est-à-dire qu'il se déplace d'une valeur de

consigne à l'autre Dans ce cas, la valeur de consigne S suc-

cessive n'est délivrée que lorsque la position effective I de l'appareil de travail 9 se situe dans une plage prédéterminée avoisinant la valeur de consigne S Il convient de commenter

ce phénomène à l'appui de la figure 3 Sur l'étendue de la tra-

jectoire de mouvement, le système de commande 17 a préétabli la valeur de consigne Si L'appareil de travail 9 a atteint la position Il Dans l'enchainement, le système de commande 17 a calculé la valeur de consigne 52 L'appareil 9 a été dépl acé

le long de la trajectoire 24, jusqu'à la position I 2 Consé-

cutivement, le système 17 a délivré la valeur de consigne 53 suivante L'appareil 9 a à présent atteint la position I 3 La

valeur de consigne 54 successive ne peut pas encore être déli-

vrée, car la position I 3 se trouve encore à l'extérieur d'une plage de tolérances avoisinant la valeur de consigne 53 Les plages de tolérances sont illustrées démesurément grandes par

rapport à la longueur des segments de la trajectoire Les va-

leurs de consigne S sont assignées de manière tellement rap-

prochée, les unes par rapport aux autres, que l'appareil de travail peut parcourir l'éloignement entre deux positions de consigne voisines en des fractions de seconde, par exemple en

millisecondes Ainsi, 10 millisecondes après la mise à dis-

position d'une valeur de consigne Si, le système de commande

17 met déjà à disposition la valeur de consigne 52 successive.

Néanmoins, la délivrance de cette valeur de consigne dépend exclusivement de savoir si la position réelle Il de l'appareil de travail 9 se situe, ou non, dans la plage de tolérances

avoisinant la valeur de consigne Si L'erreur ou l'écart, ré-

sultant respectivement entre la trajectoire de mouvement sou-

haitée 25 et la trajectoire de mouvement effective 24, fluc-

tue par conséquent selon le même ordre que la plage de tolé-

rances avoisinant les valeurs de consigne S Du fait que la concordance entre la trajectoire de mouvement effective 24 et la trajectoire de mouvement souhaitée 25 est vérifiée environ fois par seconde, des erreurs majeures ne peuvent pas se

produire L'entrainement longitudinal 10 et l'entraînement an-

* gulaire 11 sont respectivement menés, par l'intermédiaire de leurs régulateurs RI, R 2, de telle sorte qu'ils atteignent, au moins en théorie, la valeur de consigne S souhaitée Peu impor- te alors si les deux entraînements atteignent simultanément, ou l'un après l'autre, leur position associée à la valeur de consigne Dans tous les cas, le système de commande 17 attend

jusqu'à ce que les deux entraînements aient imprimé un mouve-

ment, à l'appareil de travail 9, jusque dans la plage d'erreurs ou de tolérances avoisinant la valeur de consigne S Dans ce

cas, cependant, tous les entraînements sont commandés de ma-

nière qu'il s'établisse un mouvement uniforme et continu,

c'est-à-dire que l'appareil de travail n'agisse pas par à-

coups Lorsque la possibilité est offerte d'orienter également, par rapport à la flèche 8, l'appareil ou l'outil de travail qui est par exemple matérialisé par la fourche 9, le système de commande 17 attend pareillement jusqu'à ce que soit atteint

l'angle de consigne correspondant à une valeur de consigne com-

plémentaire, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'écart entre l'angle

réel et l'angle de consigne soit inférieur à une limite d'er-

reur prédéterminée.

Il convient à présent, en se référant à la figure 4, de

commenter plus en détail l'organisation de l'unité de traite-

ment 19 Un seul et unique diagramme est illustré pour tous

les signaux de commande d'entrée inl, in 2, in 3, car ces der-

niers sont traités en commun.

Par l'intermédiaire des signaux de commande d'entrée in provenant du levier d'actionnement 16, l'unité de traitement 19 est informée de la direction et de la vitesse dans et avec

lesquelles un mouvement doit être imprimé à l'appareil de tra-

vail 9 Les signaux de commande d'entrée in et le signal de

charge fournissent également une indication relative à la quan-

tité de fluide hydraulique qui est nécessitée La quantité de

fluide hydraulique est calculée sur cette base Elle est re-

présentée par le signal a Les signaux d'entrée in sont appli-

qués à un dispositif 26 de commande de vitesses, auquel est également appliqué le signal tl représentatif de la quantité

du fluide hydraulique qui est maximalement disponible Le dis-

positif 26 de commande de vitesses forme le quotient de t I et a Lorsque ce quotient est inférieur à 1, cela signifie que la source du fluide hydraulique ne peut pas mettre à disposition la quantité de fluide hydraulique nécessitée Cela signifie, par exemple, l'impossibilité d'atteindre la vitesse qui est souhaitée par l'opérateur, et à laquelle l'appareil de travail

doit être animé d'un mouvement Le signal de sortie du dispo-

sitif 26 de commande de vitesses est appliqué à un dispositif 27 de calcul de trajectoires, auquel sont également appliqués

les signaux de commande d'entrée in En fonction desdits-si-

gnaux in, le dispositif 27 de calcul de trajectoires calcule une succession de valeurs de consigne S et, par conséquent,

une succession de segments de la trajectoire de mouvement 25.

Les valeurs de départ pour chaque segment partiel sont déli-

vrées par l'intermédiaire d'un commutateur 28 Au cours du

mouvement de l'appareil de travail, le commutateur 28 se trou-

ve dans la position active illustrée par un trait plein Il

occupe la position active représentée par un pointillé lors-

qu'aucun mouvement n'est imprimé à l'appareil de travail A sa sortie, le dispositif 27 de calcul de trajectoires délivre les coordonnées X, Y de la position de consigne S suivante, ainsi que l'angle correspondant B pour l'orientation de l'appareil de travail 9 par rapport à la flèche 8 La distance séparant

deux paires de coordonnées est déterminée par la vitesse sou-

haitée ou bien, pour le cas o cette dernière ne peut pas être

atteinte, par la vitesse maximale Les coordonnées X, Y se pré-

sentent comme des coordonnées cartésiennes, converties en des

coordonnées polaires S dans un dispositif de transformation 29.

Le signal t 2 engendré par le détecteur de positions 13 est, lui aussi, respectivement, impliqué dans la conversion ou dans la transformation Les signaux S sont appliqués à un circuit porte 30, à partir de la sortie duquel ils sont appliqués aux régulateurs RI, R 2, R 3 Une autre sortie du circuit porte 30 est reconnectée au commutateur 28 Le circuit porte 30 est commandé par des signaux f, engendrés par les détecteurs de positions De ce fait, le signal f est une représentation de la position réelle de l'appareil de travail 9 Les signaux f peuvent alors être appliqués, au circuit porte 30, soit direc- tement, soit après une rétrotransformation exécutée par un

dispositif de rétrotransformation 31 Le circuit porte 30 com-

pare les signaux f aux signaux s Lorsque les signaux S coïn-

cident avec les signaux f à la sortie du circuit porte 30, ce

circuit 30 s'ouvre pour permettre à la valeur de consigne sui-

vante de parvenir aux régulateurs Rl, R 2, R 3 En variante, les valeurs X, Y, B (réelles), présentes à la sortie du dispositif de rétrotransformation 31, peuvent être comparées aux valeurs X, Y, B (de consigne) provenant de la sortie du dispositif 27 de calcul de trajectoires Lorsqu'il y a concordance entre ces valeurs, le circuit porte s'ouvre pour permettre à la valeur

de consigne suivante de parvenir aux régulateurs Rl, R 2, R 3.

Par l'entremise du commutateur 28, la valeur de consigne à l'instant considéré est réinjectée dans le dispositif 27 de calcul de trajectoires, de telle sorte que ce dispositif 27 détienne une base pour pouvoir calculer les coordonnées de la valeur de consigne suivante Lorsque le mouvement de l'appareil de travail 9 est achevé, le commutateur 28 est basculé à la position de commutation repérée par un pointillé A présent,la position effective de l'appareil de travail 9 est utilisée en tant que position réelle pour le point de départ du calcul

de la succession suivante de segments de la trajectoire de mou-

vement. La figure 5 représente schématiquement l'organisation d'un circuit de régulation Du fait que les trois circuits de

régulation sont dans leur principe de réalisations identi-

ques, la description porte uniquement sur un circuit indivi-

duel de régulation La grandeur S obtenue à la sortie du cir-

cuit porte 30 est appliquée, en tant que grandeur de guidage, à l'entrée du circuit de régulation La grandeur de guidage

passe par un point sommateur 32 La sortie de ce point somma-

teur est raccordée à l'entrée d'un organe amplificateur 33 à facteur d'amplification KR Ce facteur d'amplification KR

sera exposé plus en détail ci-après La sortie de l'organe am-

plificateur 33 est connectée à l'entrée d'un organe Pl 34 La sortie de cet organe Pl est reliée à l'entrée d'un point som- mateur 35, dont la sortie est raccordée à une entrée d'un point sommateur 36 La sortie de ce point sommateur 36 est connectée à l'entrée d'une valve 37 La valve 37 convertit les signaux, jusque-là électriques, en un signal de fluide qui est appliqué,

depuis la sortie de la valve 37, à l'entrée de l'élément d'en-

trainement 10, 11, 12 Un signal est engendré depuis la s-ortie de l'élément d'entraînement 10, 11, 12, c'est-à-dire depuis le

détecteur de positions associé, puis est réappliqué négative-

ment au point sommateur 32.

Avant le point sommateur 32, le signal S est prélevé et traité dans un dispositif 39 de commande à action directe Ce dispositif 39 prend en considération la courbe caractéristique d'obturation de la valve 37, c'est-à-dire qu'il forme, sur la base de la variation du signal S et de la pente de la courbe

caractéristique 1/K, une valeur qui est ajoutée, au point som-

mateur 35, à la sortie de l'organe Pl 34 La courbe caractéris-

tique de la valve présente une certaine bande neutre d O, c'est-

à-dire que ladite valve n'engendre un débit prédéterminé que lorsque le signal, émanant de la sortie du point sommateur 36, excède une valeur prédéterminée Par conséquent, ce signal de

bande neutre d O se surajoute, au point sommateur 36, à la sor-

tie du point sommateur 35 Les valeurs d O et K, représentant

respectivement la bande neutre et la pente de la courbe carac-

téristique d'obturation, peuvent être stockées dans la mémoire de données 20 La régulation illustrée sur la figure 5 a pour

effet de compenser, dans une large mesure, des erreurs suscep-

tibles d'être dues à la courbe caractéristique d'obturation.

Les mouvements individuels des éléments d'entraînement

, 11, 12 sont coordonnés, dans le principe, par l'intermé-

diaire de l'unité de traitement 19 qui ne délivre, aux régu-

lateurs Rl, R 2, R 3, que des points de valeurs de consigne

cohérents A la condition préalable que les circuits indivi-

duels de régulation fonctionnent de manière approximativement idéale, aucune synchronisation ni coordination ultérieure de

ces circuits de régulation ne s'avère nécessaire Dans la pra-

tique, cependant, il s'est révélé que les circuits de régula- tion ne fonctionnent pas tous à la même vitesse, par exemple à cause de différences affectant l'inertie de masse, les fuites, des vieillissements ou des ajustements Dans ce cas, il est

avantageux que les circuits individuels de régulation communi-

quent mutuellement et s'influencent réciproquement, si bien qu'on peut partir du principe que toutes les régulations*sont achevées sensiblement au même instant A cette fin, le facteur

d'amplification KR de l'organe amplificateur 33 de chaque cir-

cuit de régulation est conçu variable Il est calculé d'après la formule suivante: K Ri = 1 + 3 x ei 1 + ej + ek

Dans cette formule, KR est le facteur d'amplification; e ex-

prime l'erreur relative du circuit de régulation, c'est-à-dire

la valeur de sortie du point sommateur 32 divisée par sa va-

leur d'entrée S; et i, j et k représentent les indices des

boucles individuelles de régulation.

Au début d'un mouvement, toutes les erreurs relatives e

sont égales à 1, de sorte que KR = 2 Lorsque tous les cir-

cuits de régulation sont égalisés, l'on obtient KR = 1 Lors-

que, par exemple, deux circuits de régulation sont égalisés, c'est-à- dire que leur écart de régulation est égal à zéro avant que la boucle restante ait entamé la régulation, l'on obtient KR = 4 Ainsi, la régulation de ce circuit s'amorcera avec un fort facteur d'amplification, si bien que l'erreur

s'amenuise relativement rapidement Lorsque l'erreur s'ame-

nuise, le facteur d'amplification de ce circuit diminue lui

aussi, de sorte qu'il se rapproche très rapidement de la va-

leur 1 Dans ce cas, l'on obtient très rapidement des condi-

tions stables Une connexion correspondante des régulateurs

individuels est représentée sur la figure 7.

Par l'intermédiaire du dispositif 23 d'entrée des don-

nées (figure 1), les valeurs de la courbe caractéristique d'obturation de la valve (figure 6) peuvent, par exemple, être

introduites dans la mémoire de données 20.

Divers modes de fonctionnement peuvent être choisis par l'entremise du dispositif 22 sélecteur de modes Par exemple, il peut être procédé à une commande classique de l'appareil de

travail 9 A l'aide des trois signaux provenant du levier d'ac-

tionnement 16, l'entraînement longitudinal 10, l'entraînement

angulaire 11 et l'entraînement 12 de l'appareil de travail peu-

vent être commandés indépendamment les uns des autres Il in-

combe ensuite à l'opérateur de combiner ces trois mouvements

en un processus de travail, c'est-à-dire en le mouvement adé-

quat de l'appareil 9 Par exemple, le mouvement avant-arrière

du levier peut commander l'entraînement longitudinal 10, ce-

pendant que le mouvement gauche-droite de ce levier d'action-

nement 16 peut piloter l'entraînement angulaire 11 A l'aide

du bouton 18 du levier, il est possible de commander l'entrai-

nement 12 de l'appareil de travail.

Dans un autre mode de fonctionnement, la trajectoire de

l'appareil de travail 9 peut être commandée par rapport au sup-

port 4 Dans ce cas, l'unité de traitement 19 combine les mou-

vements des entraînements individuels 10-12 de façon telle qu'il s'établisse, dans un système de coordonnées cartésiennes fixe par rapport au support 4, une cohésion directe entre la direction imprimée par l'opérateur sur le levier d'actionnement 16, et le mouvement de l'appareil de travail 9 Par exemple, cet appareil 9 peut se déplacer dans la direction de l'axe Y (c'est-à-dire verticalement) lorsqu'un mouvement vers l'avant ou vers l'arrière est imprimé au levier La vitesse correspond alors à l'excursion du levier d'actionnement 16 Si ce levier est déplacé vers la gauche ou vers la droite, l'appareil de travail 9 se meut dans la direction de l'axe X du système de

coordonnées Lors d'un mouvement combiné du levier d'actionne-

ment 16, c'est-à-dire lorsqu'il est poussé en avant vers la gauche, l'appareil de travail se déplace, dans le système de coordonnées cartésiennes, selon une trajectoire correspondante

qui est oblique, mais rectiligne.

A la place du mouvement par rapport au support 4, la di-

rection de la pesanteur ou le plan horizontal peut aussi être respectivement choisi(e) en tant que grandeur de référence Ce

mode de fonctionnement peut, lui aussi, être réglé par l'inter-

médiaire du dispositif 22 sélecteur de modes Un autre mode de fonctionnement consiste à maitenir constante l'orientation de

l'appareil de travail 9 par rapport au support 4 Par "orienta-

tion", l'on entend l'angle B Par exemple, la fourche d'un élé-

vateur à fourche doit toujours conserver le même angle par rap-

port au support 4, même lorsque la flèche 8 est soulevée.

Dans une autre variante, l'orientation de l'appareil de travail 9 peut être maintenue constante par rapport à un plan horizontal, également lorsque le support, matérialisé par un

véhicule, se déplace sur un terrain à déclivités.

Comme mentionné ci-avant, l'unité de traitement 19 peut

déterminer en permanence le poids de l'appareil de travail 9.

Par exemple, cela peut être obtenu grâce au fait que, le poids initial dudit appareil 9 étant connu, l'on enregistre toute

variation pondérale de cet appareil 9.

De surcroît, la longueur 1 de la flèche 8 et l'angle A sont communiqués en permanence à l'unité de traitement 19, si

bien que cette unité 19 peut calculer, en permanence, le cou-

ple imposé au support 4 par l'appareil de travail 9 Si ce cou-

ple excède une valeur critique, une alarme peut être déclen-

chée par l'intermédiaire d'un système d'alarme 38 en vue d'avertir l'opérateur Tous les mouvements de l'appareil 9 qui

augmentent le couple imposé au support 4 peuvent, simultané-

ment, être interdits.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans

sortir de son cadre.

Claims (40)

-R E V E N D I C A T I O N S-

1 Procédé pour commander, le long d'une trajectoire de

mouvement pour l'essentiel rectiligne, le mouvement d'un appa-

reil de travail mobile hydrauliquement et placé à une extrémité

d'une flèche pivotante de longueur variable, l'appareil de-tra-

vail étant animé d'un mouvement à l'aide d'éléments hydrauli-

ques d'entraînement, c'est-à-dire d'un entrainement longitudi-

nal et d'un entraînement angulaire qui sont en prise avec la

flèche, en fonction de signaux de commande d'entrée qui déter-

minent la trajectoire de mouvement, procédé caractérisé par le fait qu'une succession de positions de consigne est établie dans la trajectoire de mouvement, sur la base d'une position réelle de l'appareil de travail, puis cet appareil de travail est déplacé jusqu'à la position de consigne suivante, à partir

d'une position à un instant considéré, en un mouvement unifor-

me et continu, le mouvement vers la position suivanteétant autorisé uniquement lorsque l'appareil de travail se situe

dans une plage de tolérances prédéterminée avoisinant la posi-

tion de consigne précédente.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les positions de consigne sont séparées, les unes des

autres, d'une distance que l'appareil de travail peut parcou-

rir en des fractions de seconde.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'éloignement mutuel de deux positions de consigne

est de l'ordre de 10 millisecondes.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, caractérisé par le fait que l'orientation de l'appareil de

travail par rapport à la flèche est modifiée à l'aide d'un élé-

ment d'entraînement hydraulique supplémentaire, c'est-à-dire

d'un entraînement de l'appareil de travail, en fonction du mou-

vement de ladite flèche.

Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

4, caractérisé par le fait que l'orientation de l'appareil de travail, par rapport à la flèche, est modifiée en fonction de l'orientation de ladite flèche vis-à-vis de la direction de la pesanteur. 6 Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'une orientation de consigne est établie pour chaque position de consigne, et le mouvement jusqu'à la position sui- vante est autorisé uniquement lorsque l'écart de l'orientation réelle, par rapport à l'orientation de consigne, est lui aussi

inférieur à une valeur prédéterminée.

7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

6, caractérisé par le fait que le débit volumique globalement

nécessité par les éléments hydrauliques d'entraînement est éta-

bli; par le fait que le débit volumique disponible est établi

par le fait que le quotient entre le débit volumique disponi-

ble et le débit volumique nécessité est établi; et par le fait que, au cas o ledit quotient est inférieur à 1, chaque élément d'entraînement est alimenté seulement par un débit volumique

réduit en concordance avec ce quotient.

8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

7, caractérisé par le fait que le mouvement de chaque élément

d'entraînement est régulé, chaque circuit de régulation pré-

sentant un facteur d'amplification qui dépend de l'erreur re-

lative de tous les circuits de régulation.

9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le

fait que le facteur d'amplification est calculé d'après la for-

mule: K Ri = 1 + 3 x ei 1 + ej + ek dans laquelle KR est le facteur d'amplification, e exprime l'erreur relative des circuits individuels de régulation, et i, j et k représentent les indices desdits circuits individuels

de régulation.

Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

9, caractérisé par le fait que la vitesse du mouvement est ré-

duite progressivement à la fin de la trajectoire de mouvement

de l'appareil de travail.

11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

, caractérisé par le fait qu'une succession de trajectoires

de mouvement est mémorisée, et répétée si besoin est.

12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

11, caractérisé par le fait qu'une variation pondérale de l'ap-

pareil de travail est établie. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le

fait que le couple, imposé au support par l'appareil de tra-

vail, est établi en continu.

14 Dispositif de commande de trajectoires pour un appa-

reil de travail mobile hydrauliquement, placé à une extrémité d'une flèche de longueur variable, pouvant pivoter autour d'un

axe assujetti à un support, ce dispositif comprenant des élé-

ments hydrauliques d'entraînement, c'est-à-dire un entraînement longitudinal destiné à modifier la longueur de la flèche, et un entraînement angulaire conçu pour faire pivoter ladite flèche; un système de commande, muni d'une mémoire de données et d'une

unité de traitement; un mécanisme d'actionnement relié au sys-

tème de commande, et engendrant des signaux de commande d'en-

trée en fonction de sa position; et des détecteurs de posi-

tions qui renseignent sur la longueur de la flèche et sur son inclinaison par rapport à un plan prédéterminé, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 13, dispositif caractérisé par le fait que

le système de commande ( 17) établit une succession de positions

de consigne (S) sur la base d'une position réelle (I), et ap-

plique un signal d'entraînement aux systèmes hydrauliques d'en-

trainement ( 10, 11), afin de déplacer l'appareil de travail ( 9) jusqu'à la position de consigne suivante (S), à partir de la position (I) à l'instant considéré, auquel cas il n'autorise la position de consigne suivante que lorsque les détecteurs de positions indiquent que l'outil ( 9) se trouve dans les limites

d'une distance prédéterminée avoisinant la position de consi-

gne (S) à l'instant considéré.

Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par

le fait que le système de commande ( 17) rend disponible la va-

leur de consigne suivante, pour l'essentiel, 10 millisecondes

après la mise à disposition d'une valeur de consigne.

16 Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caracté-

risé par le fait qu'on a prévu, entre l'appareil de travail ( 9) et la flèche ( 8), un élément d'entraînement hydraulique supplémentaire, c'est-à-dire un entraînement ( 12) de l'appa-

reil de travail, ainsi qu'un détecteur supplémentaire de po-

sitions, c'est-à-dire un détecteur angulaire conçu pour éta-

blir l'angle entre l'appareil de travail ( 9) et la flèche ( 8), ledit élément et ledit détecteur étant raccordés au système de

commande ( 17).

17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par le fait que le système de commande ( 17) établit, pour chaque position de consigne, un angle de consigne entre l'appareil de

travail ( 9) et la flèche ( 8), et ne délivre la valeur de con-

signe suivante, dans la succession, que lorsque l'écart entre l'angle réel et l'angle de consigne est inférieur à une valeur prédéterminée.

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 17, caractérisé par le fait qu'un détecteur d'inclinaisons

( 13), raccordé au système de commande ( 17) en tant que détec-

teur supplémentaire de positions, renseigne sur l'inclinaison

du support ( 4) par rapport à la direction de la pesanteur.

19 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 18, caractérisé par le fait qu'un dispositif sélecteur

( 22), conçu pour la sélection d'un mode de commande, est rac-

cordé au système de commande ( 17).

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 19, caractérisé par le fait que, lors de l'occurrence d'une erreur, le système de commande ( 17) choisit un autre mode de commande qui exige davantage d'attention de la part de

l'opérateur, et il affiche éventuellement ce mode de commande.

21 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14-à 20, caractérisé par le fait qu'un mécanisme ( 21) de chan-

gement de vitesses est relié au système de commande ( 17).

22 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 21, caractérisé par le fait qu'il est prévu un dispositif

mesureur du débit volumique du fluide hydraulique disponible.

23 Dispositif selon la revendication 22, caractérisé par

le fait que chaque élément d'entraînement ( 10, 11, 12) est as-

socié à une unité de détermination de la quantité du fluide hydraulique nécessaire en fonction du mouvement souhaité, auquel cas le système de commande ( 17) forme un quotient entre les quantités du fluide hydraulique respectivement disponible (t 2) et nécessaire et, au cas o ledit quotient est inférieur à 1, il délivre à chaque élément d'entraînement ( 10, 11, 12)

une quantité de fluide hydraulique qui est réduite en concor-

dance avec ce quotient.

24 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 23, caractérisé par le fait qu'un dispositif (t 3) mesu-

reur de contraintes, raccordé au système de commande, déter-

mine la contrainte engendrée par l'appareil de travail ( 9).

Dispositif selon la revendication 24, caractérisé par le fait qu'il est prévu un système d'alarme ( 38) qui déclenche

une alarme et éventuellement, ou en variante, empêche des mou-

vements de l'appareil de travail ( 9) ayant pour effet d'aug-

menter un couple agissant sur le support ( 4), lorsqu'une va-

leur, établie sur la base de la contrainte imposée par l'ap-

pareil de travail ( 9), ainsi que sur la base de la longueur ( 1) et du pivotement (A) de la flèche ( 8), excède une limite prédéterminée.

26 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 25, caractérisé par le fait que les signaux de commande d'entrée (inl, in 2, in 3) indiquent la direction et la vitesse

du mouvement de l'appareil de travail ( 9).

27 Dispositif selon la revendication 26, caractérisé par le fait que les signaux de commande d'entrée (inl, in 2, in 3) se présentent dans un système de coordonnées cartésiennes, le

système de commande ( 17) convertissant ces valeurs en des coor-

données polaires.

28 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 27, caractérisé par le fait qu'un circuit porte ( 30), prévu à la sortie du système de commande ( 17), valide un trajet de signaux, vers la sortie, en fonction de la position réelle et de la position de consigne de l'appareil de travail ( 9) à

l'instant considéré.

29 Dispositif selon la revendication 28, caractérisé par le fait que les valeurs de la position réelle sont délivrées au circuit porte ( 30) par l'intermédiaire d'un dispositif de transformation ( 31), en vue de la conversion de coordonnées

polaires en des coordonnées cartésiennes.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 29, caractérisé par le fait qu'il est prévu un commuta-

teur ( 28) qui raccorde les détecteurs de positions à la mémoire de données, ou dispositif ( 27) de calcul de trajectoires, dès

que le mécanisme d'actionnement occupe sa position neutre.

31 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

14 à 30, caractérisé par le fait qu'un circuit de régulation

est affecté à chaque élément d'entraînement.

32 Dispositif selon la revendication 31, caractérisé par le fait que chaque circuit de régulation présente un organe

( 33) à facteur d'amplification variable.

33 Dispositif selon la revendication 32, caractérisé par le fait que le facteur d'amplification (KR) d'un circuit de régulation dépend de la condition de régulation des autres

circuits de régulation.

34 Dispositif selon la revendication 33, caractérisé par le fait que le facteur d'amplification est obtenu d'après la formule suivante: K Ri = 1 + 3 x ei 1 + ej + ek dans laquelle KR est le facteur d'amplification, e exprime l'erreur relative, et i, j et k représentent les indices des

circuits individuels de régulation.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

31 à 34, caractérisé par le fait qu'au moins une grandeur

auxiliaire est affectée à chaque circuit de régulation.

36 Dispositif selon la revendication 35, caractérisé par le fait qu'une première grandeur auxiliaire correspond à une bande neutre (d O) de la courbe caractéristique d'obturation

d'une valve.

37 Dispositif selon la revendication 36, caractérisé par le fait que le système de commande ( 17) ouvre progressivement les valves (Vl, V 2, V 3) les unes après les autres à partir

d'une position neutre, tout d'abord dans une direction, jus-

qu'à ce que les détecteurs associés enregistrent un mouvement des entraînements considérés ( 10, 11, 12); il amène lesdites

valves (Vl, V 2, V 3) à la position neutre, puis les ouvre pro-

gressivement dans l'autre direction, jusqu'à ce que les dé-

tecteurs indiquent à nouveau un mouvement; et il établit la

bande neutre (d O) sur la base des signaux desdits détecteurs.

38 Dispositif selon l'une quelconque des revendications

à 37, caractérisé par le fait qu'une seconde grandeur auxi-

hlaire est établie sur la base de l'inclinaison de la courbe

caractéristique d'obturation de la valve.

39 Dispositif selon la revendication 38, caractérisé par le fait que la seconde grandeur auxiliaire est introduite,

dans le circuit de régulation, en tant que grandeur ( 39) d'ac-

tion directe.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

à 39, caractérisé par le fait que les grandeurs auxiliaires

sont stockées dans la mémoire de données ( 20).