FR2894094A1 - Detection anti-pincement operant sur le principe de la comparaison du coefficient d'utilisation d'une regulation par modulation de largeur d'impulsions. - Google Patents

Abstract

Pour créer un procédé et un dispositif pour la détection anti-pincement pour éléments coulissants de fenêtres et de portes, par lesquels on peut obtenir une adaptation plus rapide et plus stable à des circonstances physiques actuelles pendant un actionnement du système, la commande du moteur (1) s'effectue, dans le système selon l'invention, avec des paramètres générés en temps réel. Une unité de régulation (9), de préférence un régulateur PID, est utilisée pour maintenir la vitesse dans le système à un niveau constant pendant une séquence d'apprentissage et aussi pendant le fonctionnement, et pour garantir la détection du pincement en temps voulu.

Description

L'invention se rapporte à un procédé pour commander un élément coulissant

tel que, par exemple, une vitre de véhicule, un toit ouvrant, un hayon, une porte de véhicule ou analogue, au moyen d'un moteur, de préférence d'un moteur à courant continu, dans lequel des paramètres mémorisés au moyen d'une séquence d'apprentissage, de préférence sous la forme d'une courbe caractéristique, sont comparés à des paramètres générés pendant l'actionnement du moteur et qui sont nécessaires pour la commande de ce dernier, et dans lequel, en fonction de cela, le moteur s'arrête ou inverse son sens de rotation. On utilise des éléments coulissants automatiques dans des domaines d'application extrêmement divers pour permettre à l'utilisateur de se servir de façon confortable et simple de vitres, portes et autres dispositifs de fermeture. Dans la plupart des cas, on utilise ici un moteur à courant continu qui sert à entraîner l'élément coulissant par l'intermédiaire d'une mécanique appropriée. C'est surtout dans le domaine de l'automobile que les lèveùvitre et toits ouvrants ainsi que portes et hayons ont trouvé une large extension et ces éléments sont déjà inclus dans l'équipement de série de la majorité des voitures neuves. Or, il est déjà bien connu, en particulier dans le domaine automobile, que les lèveùvitres ou toits ouvrants électriques présentent un risque potentiel puisqu'à ce sujet, de nombreux accidents sont déjà à signaler, qui ont fait l'objet de commentaires détaillés dans les média. Si, par exemple, un objet ou une partie du corps d'une personne se trouve entre le cadre du véhicule et la vitre ou la porte entraînée électriquement, alors cet objet ou cette partie du corps peut subir une lésion ou un écrasement sous l'effet de la force d'entraînement, non négligeable, du servomoteur. Les enfants ou les chiens, mais aussi les personnes adultes peuvent subir des dommages sous l'effet de l'actionnement inopiné de dispositifs de fermeture électriques et, dans les cas extrêmes, les accidents peuvent être mortels. Un point lourd de conséquences consiste surtout dans le mécanisme de remontée automatique, dans le cas desquels une brève pression sur un interrupteur suffit pour ouvrir ou fermer automatiquement une vitre. Des études ont montré qu'une force de fermeture de 100 Nm peut déjà représenter un danger mortel lorsqu'elle s'exerce sur le cou d'un homme et pour les petits enfants, le chiffre de 30 Nm est déjà cité comme limite de danger. L'expérience acquise pendant les dernières décennies a ainsi rendu nécessaires des dispositifs de limitation de la force de fermeture ou de protection anti pincement, pour arrêter au besoin le mouvement de fermeture d'éléments entraînés par un moteur, tels que les vitres et portes, et pour empêcher les accidents correspondants. Bien qu'une réglementation européenne ait prescrit de limiter la force de poussée des lèveûvitres à 100 Nm, de nombreux constructeurs d'automobiles tendent volontairement à la limiter à 10 Nm pour exclure ainsi avec certitude toute espèce d'écrasement des doigts ou autres extrémités. Pour cela, une résistance qui s'oppose au mouvement de fermeture de la vitre est enregistrée par un appareil de commande et le mouvement de fermeture entraîné par un moteur est arrêté ou même, dans le cas d'une commande intelligente, inversé en conséquence par une inversion du sens de marche du moteur, de sorte que l'objet ou la partie de corps pincé est aussitôt libéré. Le mouvement de fermeture de la vitre ou de la porte ne dure donc que jusqu'au moment où un obstacle se trouve sur le chemin. La détection d'une résistance se produit dans la plupart des cas par une analyse, assistée par ordinateur, du courant du moteur. Si un objet s'oppose au mouvement de la vitre, le moteur ralentit et le courant du moteur s'accroît. L'appareil de commande qui mesure le courant du moteur interrompt dans un tel cas l'amenée du courant ou provoque un recul de l'élément coulissant ou de la vitre dans le sens inverse par le fait que la polarité au niveau des connexions du moteur à courant continu est inversée par un circuit approprié. On impose aussi des conditions particulières au niveau des composants de logiciels d'unités de régulation parce que la régulation doit non seulement détecter un obstacle réel mais aussi le distinguer d'un défaut tel qu'un givrage ou une dureté de fonctionnement de la vitre entraînée qui résulte d'un encrassement. Etant donné que, dans ce dernier cas, la résistance exercée doit être surmontée et que l'unité de régulation ne doit pas être induite en erreur par des conditions de fonctionnement ou des conditions environnementales variables, on a besoin de solutions logicielles intelligentes et qui travaillent avec précision. Pour l'entraînement des lèveûvitres, des toits ouvrants, des hayons et d'autres éléments mobiles (ci-après on appellera tous ces éléments éléments coulissants ), on utilise habituellement des moteurs à courant continu. A un arbre du moteur est fixée une roue magnétique, au minimum bipolaire. En réponse à la rotation de cette roue magnétique, il se produit, au moyen de capteurs à effet Hall, une conversion du mouvement de rotation du moteur en un signal Hall, qui est à son tour utilisé pour le calcul de la vitesse. Le capteur à effet Hall est un élément semiûconducteur qui produit une tension sous l'effet d'un flux de courant et d'un champ magnétique extérieur, cette tension croissant avec l'intensité de flux de courant et avec la densité de flux magnétique. Etant donné que le signal Hall inverse son niveau de tension d'autant plus rapidement que l'arbre du moteur tourne plus vite, on peut déterminer la vitesse de l'élément coulissant pendant son mouvement de translation d'ouverture et de fermeture. La vitesse du moteur est dans ce cas fonction de la tension appliquée et de la force nécessaire que le moteur doit développer pour assurer le mouvement souhaité de l'élément coulissant. Par suite de la variation des conditions de fonctionnement telles que la température, les rapports de transmission du mécanisme, et des différentes résistances de frottement, surtout celles qui sont dues aux joints en caoutchouc, la force nécessaire pour déplacer l'élément coulissant varie, ce qui provoque une variation de la vitesse du système alors que le moteur reçoit une tension constante.

Etant donné que les industriels souhaitent maintenir la vitesse de l'élément coulissant constante pendant tout le mouvement d'ouverture et de fermeture, on fait varier la tension appliquée au moteur de.la façon voulue. En pratique, cela signifie que, plus le moteur a besoin de force pour maintenir la vitesse souhaitée même en présence de conditions modifiées, plus la tension doit être augmentée de manière correspondante. A cet effet, le système est synchronisé au moyen d'une modulation de largeur d'impulsions (ou PWM, de l'anglais pulse width modulation ). La tension d'entrée qui alimente le moteur est mise en circuit ou hors circuit en cycles variables courts à une fréquence élevée, habituellement de 20 kHz. Ces cycles sont appelés périodes de commande Ts, le rapport entre le temps en circuit tein et le temps hors circuit taus pouvant être modifié à volonté dans une même période de commande Tg. Si le temps en circuit tein est augmenté, on obtient une valeur moyenne arithmétique de la tension de sortie plus grande, et donc un courant de sortie plus fort. Dans le jargon technique, on parle ici d'un rapport de cycle (de l'anglais "duty cycle") et, en présence d'un temps en circuit tein égal au temps hors circuit taus, on a un rapport de cycle de 50 %, ce qui signifie que la tension d'entrée est réduite de moitié. Si le temps en circuit tein ne représente qu'un quart de la période de commande Ts, on parle d'un rapport de cycle de 25 % et, en conséquence, on a une application de seulement un quart de la tension d'entrée au moteur. Le rapport de cycle, et de ce fait la puissance du moteur, sont réglables de 0 à 100 % sans palier.

Dans les procédés connus selon l'état de la technique, on calcule la force de déplacement nécessaire dont le moteur a besoin pour déplacer l'élément coulissant en se basant sur la tension et sur la vitesse de rotation du moteur, et on les mémorise dans une mémoire non volatile. Pour cela, on exécute une séquence d'apprentissage avec commande cyclique au moyen d'une modulation de largeur d'impulsions constante pour obtenir les diverses forces de frottement qui s'exercent dans le système sur toute la course de déplacement de l'élément coulissant. Les forces de frottement résultent surtout du contact de l'élément coulissant avec des joints ainsi que d'autres phénomènes mécaniques. Une séquence d'apprentissage pour chaque système de fermeture individuel est donc nécessaire parce que, en dépit de la normalisation et de la fabrication en série, chaque système mécanique se révèle unique et possède une caractéristique individuelle, de sorte que, dans son déplacement, il ne se comporte pas exactement comme les autres en raison des tolérances de fabrication. C'est ainsi qu'avant la première mise en service d'un système neuf, on exécute une seule fois une séquence d'apprentissage et qu'on mémorise les données caractéristiques obtenues, sous la forme d'une courbe caractéristique de force de frottement ou de force de déplacement pour qu'elle serve de référence pour tous les mouvements de fermeture ultérieurs de l'élément coulissant dans le fonctionnement normal. Dans tous les mouvements de fermeture qui se produiront à l'avenir, la commande cyclique nécessaire de la modulation de largeur d'impulsions est déterminée au moyen de calculs compliqués sur la base des tensions du moteur et des données de référence qui ont été mémorisés à ce sujet sur les forces de déplacement qui ont été captés pendant la séquence d'apprentissage, afin de permettre de compenser les différentes forces mécaniques qui se présentent aux différents instants. Une comparaison des données de référence avec les forces qui sont développées en réalité pendant un mouvement de fermeture de l'élément coulissant permet finalement de détecter un objet ou une partie de corps pincé(e) et de lancer des impulsions de commande appropriées pour maintenir le mouvement de fermeture, ou pour inverser le sens de rotation du moteur par inversion des pôles. En pratique, le dépassement d'une force de déplacement admissible déterminée est enregistré par voie informatique et l'entraînement du moteur est commandé de façon correspondante pour libérer de nouveau l'objet pincé. Dans ce cas, les rapports de cycles pour la commande du moteur sont calculés avec une vitesse constante en se référant aux valeurs des courbes caractéristiques qui ont été obtenues dans la séquence d'apprentissage en réponse aux forces de déplacement et non pas en réponse à la vitesse réelle qui se présente en réalité dans le système. Etant donné que la séquence d'apprentissage ne représente qu'une simulation du déroulement du mouvement de l'élément coulissant tel qu'il se déroule uniformément dans des conditions de séquence d'apprentissage (au laboratoire, dans des ateliers, etc.), mais qu'elle ne représente pas des conditions de fonctionnement réelles ni les influences de l'environnement qui existent lors de tous les mouvements de translation qui se produiront dans les conditions d'environnement réelles qui suivront la séquence d'apprentissage, il n'est pas possible d'obtenir une adaptation réaliste de la vitesse aux nouvelles circonstances. L'inconvénient de ce procédé réside, entre autres, dans le fait que les données de référence qui ont été acquises au cours de la séquence d'apprentissage servent de référence pour tous les déplacements de l'élément coulissant qui se produiront à l'avenir et que la vitesse du système est toujours reproduite de façon figée d'après le calcul qui s'est déroulé pendant la séquence d'apprentissage. Etant donné que la mécanique du système est sujette à un vieillissement et à des variations des conditions d'environnement et de fonctionnement, telles que, par exemple, une plus forte exposition à la poussière et à la température, la vitesse de l'élément coulissant ne peut pas être maintenue constante et elle se révèle variable dans les différents segments de la course du trajet de translation. Sous cet effet, il se révèle également difficile de fixer une limitation précise pour la force de fermeture, de sorte que les extrémités pincées par l'élément de fermeture peuvent déjà souffrir dans certaines circonstances de légers écrasements, même en présence d'une protection antiùpincement. L'irrégularité du mouvement de fermeture engendre aussi une caractéristique acoustique et visuelle indésirable. Du reste, l'algorithme utilisé pour la reconnaissance de données ne peut pas reproduire de manière fiable tous les domaines du fonctionnement ni toutes les particularités physiques comme, par exemple, des modifications résultant du vieillissement mécanique, et il exige des réglages relativement compliqués pour la simulation de ce vieillissement. La présente invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients et de créer un procédé et un dispositif pour la commande d'un élément coulissant avec lesquels on puisse obtenir une adaptation plus rapide et plus stable aux circonstances physiques actuelles pendant un actionnement du système. Par ailleurs, le procédé et le dispositif selon l'invention doivent garantir une vitesse uniforme de l'élément coulissant à chaque instant de son déplacement, indépendamment des conditions de fonctionnement actuelles. Grâce aux dispositions selon l'invention, une détection antiùpincement doit être réalisée qui se distingue par une exploitation directe et réaliste des données pour permettre d'obtenir une réaction rapide et efficace de la mécanique de déplacement en cas de danger. On atteint ce but de l'invention au moyen d'un procédé pour commander un élément coulissant comme, par exemple, une vitre de véhicule, un toit ouvrant, un hayon, une porte de véhicule ou analogue, au moyen d'un moteur, de préférence d'un moteur à courant continu, dans lequel des paramètres mémorisés au moyen d'une séquence d'apprentissage, de préférence sous la forme d'une courbe caractéristique, sont comparés à des paramètres générés en temps réel pendant l'actionnement du moteur et le moteur est arrêté ou son sens de rotation est inversé en fonction du résultat de la comparaison, remarquable en ce que la vitesse du moteur est maintenue constante en tenant compte des forces mécaniques qui s'exercent effectivement sur l'élément coulissant au moment de l'actionnement du moteur, et les paramètres générés en temps réel sont le résultat de la régulation de vitesse qui assure le maintient de la vitesse à un niveau constant et qui servent à la commande du moteur. Ainsi, alors que, dans les commandes de moteurs selon l'état de la technique, on faisait appel à des paramètres mémorisés, à savoir la courbe caractéristique de force de déplacement qui a été décrite plus haut, pour commander le moteur par des calculs compliqués de manière que ce dernier tourne avec une vitesse constante, dans le procédé selon l'invention, la régulation de la vitesse du moteur s'effectue avec des paramètres générés en temps réel, qui prennent en compte les forces de déplacement effectivement nécessaires.

La vitesse du moteur est maintenue constante en tenant compte des forces mécaniques qui s'exercent effectivement sur l'élément coulissant au moment de l'actionnement du moteur, les paramètres générés en temps réel étant ici le résultat de la régulation de vitesse qui détermine le maintien de la vitesse à une valeur constante et servent à la commande du moteur.

Dans ce cas, on utilise une unité de régulation, de préférence un régulateur PID qui maintient la vitesse de rotation du moteur constante pendant la séquence d'apprentissage et aussi pendant le fonctionnement. Cette unité de régulation peut adapter rapidement et de manière fiable la puissance du moteur, et donc la vitesse de fermeture de l'élément coulissant, à des résistances de frottement effectives relativement élevées qui s'exercent dans le cas d'un lèveùvitre d'automobile, surtout au début et à la fin d'un mouvement de fermeture déclenché. L'unité de régulation amène une unité de commande à générer les paramètres nécessaires pour la commande du moteur. De cette façon, il est possible de réaliser un rapport de cycle répondant à la demande.

Il va de soi qu'en remplacement d'un régulateur PID, on peut aussi utiliser pour les besoins de la régulation de la vitesse d'autres systèmes de régulation comme, par exemple, des régulateurs proportionnels et intégraux, y compris leurs variantes, ou encore des circuits de régulation conçus pour un problème particulier, sans sortir du principe selon l'invention.

De préférence, les paramètres générés en temps réel pour la commande de la puissance du moteur sont le rapport entre le temps en circuit du moteur et le temps hors circuit du moteur et sont fixés sous la forme de valeurs de rapport de cycle (de l'anglais duty cycle ) qui sont de préférence mémorisées sous la forme d'une courbe caractéristique de rapport de cycle en fonction de la difficulté ou de la facilité locale du mouvement de l'élément coulissant qui résulte de la résistance de frottement. Comme on l'a déjà exposé plus haut, le rapport de cycle est constitué par le rapport du temps en circuit du moteur au temps hors circuit du moteur ou, plus précisément, le rapport entre le temps en circuit tain et la période de commande Ts une période de commande Ts comprenant un cycle d'un temps hors circuit taus et d'un temps en circuit Te1n. De cette façon, en dépit des différences de forces de déplacement nécessaires, il est possible d'obtenir une vitesse constamment uniforme de l'élément coulissant pendant son actionnement au moyen d'une commande cyclique appropriée, variable, du moteur. Cette homogénéisation de la vitesse est accompagnée d'avantages acoustiques, le bruit de fermeture de l'élément coulissant se manifestant maintenant de façon plus régulière. De même la vision d'un élément coulissant entraîné avec une vitesse uniforme est plus agréable, surtout dans le cas des vitres d'une automobile.

De manière préférée, en cas de dépassement d'une différence définie entre les paramètres mémorisés et les paramètres générés en temps réel, le moteur s'arrête et, de préférence, inverse son mouvement d'entraînement. De cette façon, un objet ou une partie de corps pincé par l'élément coulissant est avantageusement détecté directement et de manière fiable.

La comparaison d'une courbe caractéristique de rapport de cycle qui est actuellement obtenue et la courbe caractéristique qui a déjà été correctement mémorisée au cours de la séquence d'apprentissage, dans le but d'obtenir une vitesse constante, détecte donc plus rapidement et de manière plus fiable un obstacle qui se présente sur le trajet de l'élément coulissant. Etant donné que, maintenant, il n'est plus nécessaire de procéder à un calcul de la force de déplacement nécessaire par suite de résistances de frottement, le rapport de cycle réglé par le régulateur par modulation de largeur d'impulsion (PWM) peut être directement comparé aux valeurs tirées de la courbe caractéristique obtenue dans la séquence d'apprentissage. De préférence, les paramètres mémorisés au moyen de la séquence d'apprentissage sont constitués par le rapport entre le temps en circuit du moteur et le temps hors circuit du moteur (rapport de cycle). Ainsi, les paramètres mémorisées au moyen de la séquence d'apprentissage comprennent aussi le rapport entre le temps en circuit du moteur et le temps hors circuit du moteur, donc des valeurs de rapport de cycle ou une courbe caractéristique de rapport de cycle. La comparaison directe des valeurs de rapport de cycle ou des courbes caractéristiques autorise une exploitation directe des données en utilisant un algorithme plus simple que dans les procédés selon l'état de la technique qui étaient connus jusqu'à présent. La vitesse souhaitée du système peut être fixée à une valeur quelconque cependant que, pour des cas d'utilisation particuliers, on peut aussi générer éventuellement une caractéristique de vitesse atypique et choisie arbitrairement.

De préférence, déjà lors de l'exécution de la séquence d'apprentissage, la vitesse du système est maintenue constante. On obtient de cette façon une caractéristique réaliste sous l'aspect de la vitesse de fermeture de l'élément coulissant qui sert de référence pour tous les mouvements de fermeture futurs. Dans tous les mouvements de fermeture futurs de l'élément coulissant qui font suite à la séquence d'apprentissage, la vitesse est de nouveau maintenue constante au moyen de l'unité de régulation, et le rapport de cycle obtenu réellement est comparé au rapport de cycle mémorisé par un programme de gestion des courbes caractéristiques. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la commande d'un élément coulissant tel que, par exemple, une vitre de véhicule, un toit ouvrant, un hayon, une porte de véhicule ou analogue, au moyen d'un moteur, de préférence au moyen d'un moteur à courant continu, d'une unité de commande pour la commande cyclique du moteur un programme de gestion de courbes caractéristiques, ainsi qu'une mémoire non volatile et dans laquelle sont mémorisés des paramètres obtenus au cours d'une séquence d'apprentissage, de préférence sous la forme d'une courbe caractéristique, remarquable en ce qu'en amont de l'unité de commande est placée une unité de régulation qui détermine un fonctionnement du moteur à vitesse constante, le programme de gestion de courbes caractéristiques comparant en permanence les paramètres de l'unité de commande, qui sont déterminants pour la commande du moteur, aux paramètres mémorisés dans la mémoire non volatile. Ainsi, le dispositif selon l'invention est apte mettre en oeuvre le procédé décrit ci-avant dans toutes ses variantes et le programme de gestion des courbes caractéristiques reçoit un rang hiérarchique supérieur à celui de toutes les autres unités de commande et de régulation et il peut contrôler directement à tout moment, en cas de besoin, la commande de puissance du moteur pour exécuter les dispositions décrites d'un arrêt du moteur ou d'une inversion du mouvement d'entraînement. De préférence, l'unité de régulation comprend un régulateur PID. Grâce à la présence d'un régulateur PID actif en permanence, une vitesse souhaitée de l'élément coulissant peut être adaptée en permanence aux circonstances et maintenue constante à chaque instant même après une modification de la mécanique résultant du vieillissement ou de variations des conditions de fonctionnement. Conformément aux commentaires donnés au sujet du procédé selon l'invention, il va de soi qu'en remplacement du régulateur PID, on peut aussi utiliser d'autres systèmes de régulation sans sortir du principe de l'invention. Le dispositif selon l'invention autorise l'utilisation d'un algorithme plus simple et direct pour le calcul des données, et la qualité de la protection antiûpincement peut être obtenue grâce à la précision de la régulation de vitesse exécutée au moyen du régulateur PID. Ceci signifie que l'on peut réagir aux variations de la vitesse résultant d'un pincement d'autant plus rapidement que le régulateur PID est réglé de manière plus précise. Les éventuels écrasements d'extrémités peuvent être évités de manière fiable par un réglage précis de l'unité de régulation.

L'invention concerne également un procédé de génération de paramètres d'une séquence d'apprentissage pour l'utilisation dans un procédé tel que décrit ci-avant dans toutes ses variantes, ainsi que pour l'utilisation dans un dispositif tel que décrit ci-avant dans toutes ses variantes, remarquable en ce que la vitesse du moteur est maintenue constante au moyen d'une unité de régulation, de préférence d'un régulateur PID. Ainsi, la vitesse du moteur est maintenue constante pendant le processus de la recherche des courbes caractéristiques au moyen d'une unité de régulation, de préférence d'un régulateur PID. A la différence de l'état de la technique, dans lequel on mémorise un profil de force qui s'étend sur le trajet de l'élément coulissant pour calculer, seulement sur cette base, un rapport de cycle valable, dans le système selon l'invention, on établit donc déjà au cours de la séquence d'apprentissage un rapport de cycle correspondant aux forces de frottement qui s'exercent. De préférence, le trajet de l'élément coulissant est divisé en plusieurs régions partielles à l'intérieur desquelles on calcule une valeur moyenne des paramètres qui sont nécessaires pour la commande du moteur lors du maintien de sa vitesse à un niveau constant, la différence entre le paramètre actuel et le paramètre mémorisé préalablement étant mémorisée dans la mémoire non volatile à la fin de la région partielle.

Ainsi, on détermine plusieurs valeurs de rapports de cycle qui correspondent à différentes régions partielles du trajet de déplacement que l'élément coulissant parcourt pendant son mouvement de fermeture. A ce moment, on calcule à chaque fois une valeur moyenne des paramètres qui sont nécessaires pour la commande du moteur avec maintien de sa vitesse à un niveau constant. Pour cela, à la fin de chaque région partielle, on mémorise dans la mémoire non volatile la différence entre le paramètre actuel et le paramètre préalablement mémorisé.

De préférence, la totalité de tous les paramètres mémorisés est mémorisée dans la mémoire non volatile sous la forme d'une courbe caractéristique. De manière préférée, les paramètres sont constitués par le rapport du temps en circuit du moteur au temps hors circuit du moteur (rapport de cycle).

Ainsi, tous les paramètres mémorisés, qui sont aussi constitués par des valeurs de rapport de cycle, sont mémorisés dans la mémoire non volatile sous la forme d'une courbe caractéristique. De cette façon, on obtient pratiquement un rapport de cycle qui a été préalablement défini de façon fixe et définitive, pour commander le moteur avec une vitesse constante en tenant compte des propriétés mécaniques particulières du système. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée au moyen d'un exemple de réalisation. La Fig. 1 montre une représentation schématique d'un circuit de régulation selon l'invention, la Fig. 2 montre une commande cyclique du système au moyen d'une modulation de largeur d'impulsions (PWM) ; la Fig. 3 montre une représentation schématique d'un rapport de cycle (de l'anglais duty cycle ). Sur la Fig. 1, on a représenté un circuit de régulation tel que celui qui trouve utilisation dans le procédé selon l'invention. On peut voir un moteur 1, une unité de commande 2 et un programme de gestion de courbes caractéristiques 3. Dans ce système, le moteur 1 sert à entraîner un élément coulissant 4 via une mécanique interposée (non représentée). Les éléments coulissants 4 sont constitués par des fenêtres, portes ou autres éléments coulissants pouvant s'ouvrir et se fermer et, dans le présent cas d'application, on décrit l'utilisation d'un système selon l'invention dans le domaine de l'automobile, surtout au moyen de lèveùvitres et toits ouvrants automatiques. Toutefois, le système selon l'invention peut aussi bien être utilisé, et se révéler avantageux, dans d'autres domaines d'application comme, dans le domaine du bâtiment et du jardin, pour des portes de garages ou, de façon générale, dans des dispositifs de fermetureautomatisés. II ressort de la liaison représentée que le moteur 1 est commandé cycliquement au moyen de l'unité de commande 2, dans la plupart des cas au moyen d'une modulation de largeur d'impulsions (PWM) (voir Fig. 2). La commande de puissance au moyen d'une modulation de largeur d'impulsions permet de commander de façon arbitraire la force et la vitesse de déplacement nécessaires demandées au moteur 1 pour mettre l'élément coulissant 4 en mouvement. Pour cela, la tension d'entrée qui alimente le moteur est mise hors circuit et en circuit d'une façon connue, à une fréquence élevée, pendant des périodes de commande courtes Ts. En accroissant le temps en circuit tein, on obtient une plus grande moyenne arithmétique de la tension de sortie et, de ce fait, un courant de sortie plus fort. La puissance du moteur peut être réglée de 0 à 100 % sans palier au moyen de ce rapport appelé rapport de cycle (de l'anglais duty cycle ). Sur la Fig. 2, on a représenté purement à titre d'exemple une commande correspondante sous la forme d'un signal rectangulaire 8, le temps en circuit tein représentant ici 50 % de la période de commande Ts et on parle donc également d'un rapport de cycle de 50 %. Selon l'invention, on utilise une unité de régulation 9 qui maintient la vitesse dans le système à un niveau constant pendant une séquence d'apprentissage et aussi pendant le fonctionnement. Dans l'exemple de réalisation, on propose comme unité de régulation un régulateur proportionnel intégral et dérivé (PID) en raison de sa caractéristique de régulation optimale et rapide mais on peut tout aussi bien utiliser un régulateur d'un autre type. Le régulateur PID réagit rapidement et de manière fiable à des résistances de frottement efficaces relativement élevées qui s'exercent sur l'élément coulissant 4, surtout au début et à la fin d'un mouvement de fermeture déclenché, sous l'effet des transmissions mécaniques, et il adapte la puissance du moteur de manière à garantir une vitesse de fermeture constante de l'élément coulissant 4.

La séquence d'apprentissage doit être exécutée avant la première mise en service d'un système neuf puisque, par suite de la fabrication, chaque système mécanique isolé présente toujours une certaine largeur de bande de paramètres inconnus et une caractéristique individuelle. Les paramètres caractéristiques pour le système mécanique considéré résultant des résistances de frottement sont mémorisés dans une mémoire non volatile 10 sous la forme d'une courbe caractéristique de rapport de cycle 5, afin de servir de référence pour tous les futurs mouvements de fermeture de l'élément coulissant 4 pendant le fonctionnement. Une telle courbe caractéristique de rapport de cycle 5 est reproduite sur la Fig. 3 à titre d'exemple. Ici, l'ensemble du trajet de coulissement, sur lequel l'élément coulissant 4 est entraîné pendant son actionnement, est divisé en petites régions partielles 6 et, dans chacune de ces régions partielles 6, on calcule une valeur moyenne du rapport de cycle nécessaire qui a déjà été décrit plus haut. C'est ainsi que, pour chaque position de l'élément coulissant 4 sur son trajet de coulissement, on calcule une valeur de puissance avec laquelle le moteur 1 doit être commandé pour surmonter les résistances de frottement du moment tout en maintenant une vitesse de coulissement constante, et pour amener l'élément coulissant 4 à la position finale prévue. A la fin de chaque région partielle 6, la différence entre la valeur actuelle du rapport de cycle et la valeur précédente du rapport de cycle est mémorisée, de sorte qu'en définitive, à partir du nombre total des valeurs de rapport de cycle qui ont été obtenues aux positions préalablement définies, on obtient une courbe caractéristique 5 simple.

Maintenant, dans tous les actionnements futurs de l'élément coulissant 4 qui font suite à l'achèvement de la séquence d'apprentissage, la fonction du programme de gestion de courbes caractéristiques 3 consiste à comparer les valeurs de rapport de cycle mémorisées aux valeurs de rapport de cycle actuelles, qui se présentent dans les régions partielles 6 correspondantes. En réponse au dépassement d'un écart admissible fixe par rapport à la courbe caractéristique de rapport de cycle 5 qui a été mémorisé, et donc par rapport au cas de régulation qui a été obtenu pendant la séquence d'apprentissage, un obstacle pincé par l'élément coulissant 4 est aussitôt détecté par le programme de gestion de courbes caractéristiques 3. Dans un tel cas, des dispositions appropriées pour exclure le risque de pincement sont déclenchées par le programme de gestion de courbes caractéristiques 3. Ces dispositions peuvent être soit un arrêt du moteur 1, soit une inversion de son mouvement d'entraînement, de même que des signaux acoustiques ou optiques appropriés. Le numéro de référence 7 de la Fig. 3 désigne ici la position de départ à laquelle commence la comparaison du rapport de cycle actuel avec la courbe caractéristique de rapport de cycle 5. Egalement pendant tous les mouvements de fermeture de l'élément coulissant 4 qui font suite à la séquence d'apprentissage, la fonction du régulateur PID consiste à maintenir la vitesse constante. Alors que, dans les procédés connus selon l'état de la technique, la force de translation nécessaire, dont le moteur 1 a besoin pour déplacer l'élément coulissant 4, est calculée sur la base de la tension et de la vitesse de rotation du moteur 1 et est comparée à des forces de déplacement mémorisées, dans le système selon l'invention, un tel calcul de la force de déplacement n'est plus nécessaire puisque le régulateur PID contrôle en permanence la vitesse du moteur 1. Le rapport de cycle produit par l'unité de commande 2, qui est établi sur la base de l'unité de régulation 9 peut maintenant être comparé directement aux valeurs tirées de la courbe caractéristique de rapport de cycle qui a été obtenue pendant la séquence d'apprentissage. De cette façon, une vitesse souhaitée de l'élément coulissant 4 peut toujours être correctement adaptée, même après une modification de la mécanique résultant du vieillissement ou de modifications des conditions de travail.

Maintenant, la sensibilité de la détection d'un pincement peut être réglée en agissant sur la précision de la régulation de vitesse effectuée au moyen du régulateur PID. Grâce à la régulation fiable de la vitesse, on obtient un bruit de fermeture de 5 l'élément coulissant 4 qui est plus approprié parce que plus régulier.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour commander un élément coulissant (4) comme, par exemple, une vitre de véhicule, un toit ouvrant, un hayon, une porte de véhicule ou analogue, au moyen d'un moteur (1), de préférence d'un moteur à courant continu, dans lequel des paramètres mémorisés au moyen d'une séquence d'apprentissage, de préférence sous la forme d'une courbe caractéristique, sont comparés à des paramètres générés en temps réel pendant l'actionnement du moteur (1) et le moteur (1) est arrêté ou son sens de rotation est inversé en fonction du résultat de la comparaison, caractérisé en ce que la vitesse du moteur (1) est maintenue constante en tenant compte des forces mécaniques qui s'exercent effectivement sur l'élément coulissant au moment de l'actionnement du moteur, et les paramètres générés en temps réel sont le résultat de la régulation de vitesse qui assure le maintient de la vitesse à un niveau constant et qui servent à la commande du moteur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres générés en temps réel sont le rapport entre le temps en circuit du moteur (1) et le temps hors circuit du moteur (1) (rapport de cycle).

3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en cas de dépassement d'une différence définie entre les paramètres mémorisés et les paramètres générés en temps réel, le moteur s'arrête et, de préférence, inverse son mouvement d'entraînement.

4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les paramètres mémorisés au moyen de la séquence d'apprentissage sont constitués par le rapport entre le temps en circuit du moteur (1) et le temps hors circuit du moteur (1) (rapport de cycle).

5. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au cours de la séquence d'apprentissage, la vitesse du système est maintenue constante.

6. Dispositif pour la commande d'un élément coulissant (4) tel que, par exemple, une vitre de véhicule, un toit ouvrant, un hayon, une porte de véhicule ou analogue, au moyen d'un moteur (1), de préférence au moyen d'un moteur à courant continu, d'une unité de commande (2) pour la commande cyclique du moteur un programme de gestion de courbes caractéristiques (3), ainsi qu'une mémoire non volatile (10) et dans laquelle sont mémorisés des paramètres obtenus au cours d'une séquence d'apprentissage, de préférence sous la forme d'une courbe caractéristique, caractérisé en ce qu'en amont de l'unité de commande (2) est placée une unité de régulation (9) qui détermine un fonctionnement du moteur (1) à vitesse constante, le programme de gestion de courbes caractéristiques (3) comparant en permanence lesparamètres de l'unité de commande (2), qui sont déterminants pour la commande du moteur, aux paramètres mémorisés dans la mémoire non volatile (10).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de régulation (9) comprend un régulateur PID.

8. Procédé de génération de paramètres d'une séquence d'apprentissage pour l'utilisation dans un procédé selon une des revendications 1 à 5, ainsi que pour l'utilisation dans un dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la vitesse du moteur (1) est maintenue constante au moyen d'une unité de régulation (2), de préférence d'un régulateur PID.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le trajet de l'élément coulissant (4) est divisé en plusieurs régions partielles (6) à l'intérieur desquelles on calcule une valeur moyenne des paramètres qui sont nécessaires pour la commande du moteur (1) lors du maintien de sa vitesse à un niveau constant, la différence entre le paramètre actuel et le paramètre mémorisé préalablement étant mémorisée dans la mémoire non volatile (10) à la fin de la région partielle (6).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la totalité de tous les paramètres mémorisés est mémorisée dans la mémoire non volatile (10) sous la forme d'une courbe caractéristique (5).

11. Procédé selon une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les paramètres sont constitués par le rapport du temps en circuit du moteur (1) au temps hors circuit du moteur (1) (rapport de cycle).