FR3035233A1 - DESIGN METHOD AND ASSISTING DEVICE FOR DESIGNING A COMMANDABLE VALVE - Google Patents

DESIGN METHOD AND ASSISTING DEVICE FOR DESIGNING A COMMANDABLE VALVE Download PDF

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Abstract

Procédé pour la conception d'une vanne commandable (121,122) d'une machine (100), durant lequel : a) on détermine une valeur optimisée de paramètres de la machine en simulant un fonctionnement de celle-ci ; lesdits paramètres comprenant notamment des point de fonctionnement souhaités pour la vanne (définis par les instants et les valeurs associées de la section de passage auxdits instants, pendant la simulation du fonctionnement de la machine) ; b) on détermine un profil de manœuvre pour la vanne (121,122) en imposant à celui-ci de passer par les points de fonctionnement ; au moins un des points de fonctionnement étant un point de fonctionnement intermédiaire pendant lequel la section de passage de la vanne varie. Dispositif d'aide à la conception de vanne commandable, configuré pour la mise en œuvre de ce procédé.A method for designing a controllable valve (121, 122) of a machine (100), during which: a) an optimized value of machine parameters is determined by simulating an operation thereof; said parameters including in particular the desired operating point for the valve (defined by the instants and the associated values of the passage section at said instants, during the simulation of the operation of the machine); b) determining a maneuvering profile for the valve (121, 122) by requiring it to pass through the operating points; at least one of the operating points being an intermediate operating point during which the passage section of the valve varies. Device for assisting the controllable valve design, configured for the implementation of this method.

Description

1 DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé pour la conception d'une vanne commandable adaptée pour être intégrée à une machine, et notamment dans une machine complexe comme par exemple un moteur fusée.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method for designing a controllable valve adapted to be integrated in a machine, and in particular in a complex machine such as for example a rocket engine.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE La conception d'une machine industrielle, et notamment d'une vanne commandable qui soit adaptée pour être intégrée à une machine, est une tâche complexe dans laquelle un certain nombre de paramètres 10 définissant la machine peuvent être pris en compte et optimisés. L'optimisation de ces paramètres, de manière connue en soi, peut se faire à l'aide d'ordinateur(s) en simulant le fonctionnement de la machine dans différents modes de fonctionnement. Une telle démarche de conception peut concerner notamment des 15 machines comprenant une ou plusieurs vannes commandables. Des vannes commandables sont des vannes dont la section de passage peut être commandée de manière à varier en fonction du temps, la vanne comprenant une partie mobile pouvant prendre des positions de consigne fixées par l'opérateur de la machine. 20 Le choix des paramètres à prendre en compte lors de la conception est une étape importante. Il est nécessaire de limiter le nombre de paramètres pour que les temps de calcul par simulation restent raisonnables. Inversement, il peut s'avérer que certaines caractéristiques de la machine n'aient pas été considérées comme des paramètres à 25 optimiser, alors que ces variables jouent un rôle majeur sur les performances de la machine. L'absence d'optimisation de ces variables peut conduire à concevoir une machine sous optimale, c'est-à-dire éventuellement satisfaisant aux exigences spécifiées dans le cahier des charges, mais néanmoins présentant des performances inférieures à ce 30 qu'elles auraient pu être si un choix de paramètres plus avisé avait été fait. PRESENTATION DE L'INVENTION L'objectif de l'invention est de remédier au problème cité précédemment et de proposer un procédé pour la conception d'une vanne 35 commandable adaptée pour être intégrée à une machine, qui permette d'optimiser la conception de la valve commandable, notamment en 3035233 2 prenant en compte de manière plus fidèle le fonctionnement de la machine. Cet objectif est atteint grâce au fait que le procédé comprend : a) une étape d'optimisation, durant laquelle on détermine une 5 valeur optimisée de paramètres de la machine vis-à-vis d'un critère prédéterminé en simulant un fonctionnement de celle-ci ; lesdits paramètres comprenant une pluralité de point de fonctionnement souhaités pour la vanne, un point de fonctionnement étant défini par un instant et une valeur associée que la section de passage de la vanne atteint audit instant pendant la simulation du fonctionnement de la machine ; b) une étape de détermination de profil de manoeuvre de vanne, durant laquelle on détermine un profil de manoeuvre pour la vanne en imposant à celui-ci de passer par ladite pluralité de points de 15 fonctionnement ; le profil de manoeuvre représentant les variations de la section de passage de la vanne en fonction du temps ; au moins un des points de fonctionnement étant un point de fonctionnement intermédiaire concernant un instant pendant lequel la 20 section de passage de la vanne varie. Ce dernier instant durant lequel la section de passage de la vanne varie est un instant au cours du fonctionnement de la machine, pris en compte lors de la simulation de fonctionnement de la machine. Bien que la définition précédente soit formulée dans le cas d'une 25 (seule) vanne, on comprend que le procédé est également applicable à la conception de vannes commandables prévues pour être intégrées à des machines comportant une pluralité de vannes commandables. Dans ce cas, les paramètres faisant l'objet de l'optimisation incluent des points de fonctionnement de plusieurs vannes, et incluent notamment des points de 30 fonctionnement intermédiaires pour plusieurs vannes. Le procédé est de préférence mis en oeuvre par ordinateur. En particulier, durant l'étape d'optimisation, on peut simuler le fonctionnement de la machine à l'aide d'un ordinateur. De même, l'étape de détermination de profil de manoeuvre de vanne est de préférence mise 35 en oeuvre par ordinateur. 3035233 3 Le procédé se distingue des procédés connus par une meilleure prise en compte du comportement dynamique des vannes. En effet, de manière traditionnelle, lors de la conception d'une machine comportant une vanne commandable, aucun paramètre 5 concernant la dynamique de la vanne (c'est-à-dire sa vitesse, son accélération, etc., lorsque la vanne s'ouvre ou se ferme en réponse à un ordre d'ouverture ou de fermeture) n'est pris en compte dans le calcul d'optimisation. On se contente, pour prendre en compte la dynamique de la vanne, de considérer que le niveau d'ouverture de celle-ci (représentant 10 la section de passage de la vanne) change de manière linéaire en fonction du temps, à une vitesse d'ouverture ou de fermeture prédéterminée constante. Or, en réalité la section de passage d'une vanne ne varie pas suivant une telle loi ; par suite, le fonctionnement de la machine est modélisé de manière imparfaite, et les valeurs de paramètres obtenues à l'issue de la démarche de conception ne sont pas nécessairement les valeurs optimales. De plus, la méthode de conception ne permet alors pas l'optimisation de la vanne elle-même. Par contraste, le procédé selon l'invention permet de prendre en 20 compte de manière plus réaliste le comportement d'une vanne commandable, et permet d'optimiser encore davantage les performances de la machine et en particulier de sa ou ses vannes commandables. Cette amélioration est liée au fait que grâce à l'invention, le comportement de la vanne notamment pendant les phases de 25 fonctionnement variable ou transitoire peut être pris en compte. Le comportement de la vanne est modélisé par une fonction appelée 'profil de manoeuvre' de la vanne. Ce profil de manoeuvre est la fonction caractéristique de la vanne et indique les variations de la section de passage de la vanne en fonction du temps. Ces variations résultent de 30 la consigne de position qui est imposée à la vanne. Il s'est avéré en effet que, en particulier lors des phases de fonctionnement transitoire de la machine, le profil de manoeuvre de certaines vannes peut jouer un rôle important sur les performances de la machine : Le comportement de la machine varie dans ces cas de manière 35 significative selon le profil de manoeuvre de la vanne, c'est-à-dire selon la vitesse dont la vanne passe d'une position à une autre. 3035233 4 Pour permettre la prise en compte de ce comportement dynamique, la méthode de conception selon l'invention prend en compte comme paramètres soumis à optimisation, non seulement différents points de fonctionnement de la vanne, mais en particulier un ou plusieurs points de 5 fonctionnement intermédiaires. Ces points de fonctionnement intermédiaires concernent des instants pendant lequel la section de passage de la vanne varie (elle varie au moins pendant un bref intervalle de temps avant cet instant ainsi qu'après cet instant). Ce ne sont donc ni des instants d'ordre auxquels la 10 vanne, qui avait une section de passage fixe, reçoit un ordre de changer de niveau d'ouverture (le niveau d'ouverture étant proportionnel à la section de passage de la vanne), ni des instants auxquels la vanne reprend une section de passage fixe après avoir changé de niveau d'ouverture. Les points de fonctionnement intermédiaires visent des 15 instants pendant lesquels la section de passage de la vanne est en train de varier. Grâce au fait que l'on prenne en compte, pendant la conception de la vanne, de tels points de fonctionnement, il est possible d'optimiser le profil de manoeuvre de la vanne.BACKGROUND ART The design of an industrial machine, and particularly a controllable valve which is adapted to be integrated into a machine, is a complex task in which a number of parameters defining the machine can be taken into account and optimized. The optimization of these parameters, in a manner known per se, can be done using computer (s) by simulating the operation of the machine in different modes of operation. Such a design approach may relate in particular to machines comprising one or more controllable valves. Controllable valves are valves whose passage section can be controlled so as to vary with time, the valve comprising a movable part that can take set positions set by the operator of the machine. The choice of parameters to be taken into account during the design is an important step. It is necessary to limit the number of parameters so that simulation calculation times remain reasonable. Conversely, it may be that certain characteristics of the machine have not been considered as parameters to be optimized, whereas these variables play a major role in the performance of the machine. The lack of optimization of these variables may lead to the design of a sub-optimal machine, that is to say possibly satisfying the requirements specified in the specifications, but nevertheless having performance lower than they could have been. to be if a more informed choice of parameters had been made. PRESENTATION OF THE INVENTION The object of the invention is to remedy the problem mentioned above and to propose a method for the design of a controllable valve adapted to be integrated into a machine, which makes it possible to optimize the design of the machine. controllable valve, especially 3035233 2 taking into account more accurately the operation of the machine. This objective is achieved by virtue of the fact that the method comprises: a) an optimization step, during which an optimized value of parameters of the machine is determined with respect to a predetermined criterion by simulating an operation of said machine; this ; said parameters comprising a plurality of desired operating points for the valve, an operating point being defined by an instant and an associated value that the valve passage section reaches said instant during simulation of the operation of the machine; b) a valve operation profile determining step, during which a maneuvering profile for the valve is determined by forcing the valve to pass through said plurality of operating points; the operating profile representing the variations of the passage section of the valve as a function of time; at least one of the operating points being an intermediate operating point relating to a time during which the passage section of the valve varies. This last moment during which the passage section of the valve varies is a moment during the operation of the machine, taken into account during the simulation of operation of the machine. Although the foregoing definition is formulated in the case of a (single) valve, it is understood that the method is also applicable to the design of controllable valves intended to be integrated with machines having a plurality of controllable valves. In this case, the parameters being optimized include operating points of several valves, and include intermediate operating points for several valves. The method is preferably implemented by computer. In particular, during the optimization step, it is possible to simulate the operation of the machine using a computer. Likewise, the step of determining the valve operating profile is preferably implemented by computer. The process differs from known processes in taking better account of the dynamic behavior of the valves. Indeed, in the traditional way, when designing a machine having a controllable valve, no parameter 5 concerning the dynamics of the valve (that is to say its speed, acceleration, etc., when the valve s 'open or close in response to an open or close command) is not taken into account in the optimization calculation. In order to take into account the dynamics of the valve, it is sufficient to consider that the opening level thereof (representing the passage section of the valve) changes in a linear manner as a function of time, at a speed of constant predetermined opening or closing. Now, in reality, the passage section of a valve does not vary according to such a law; as a result, the operation of the machine is modeled imperfectly, and the parameter values obtained at the end of the design process are not necessarily the optimum values. In addition, the design method does not allow optimization of the valve itself. In contrast, the method according to the invention makes it possible to take into account more realistically the behavior of a controllable valve, and makes it possible to further optimize the performance of the machine and in particular of its controllable valve or valves. This improvement is linked to the fact that, thanks to the invention, the behavior of the valve, in particular during the phases of variable or transient operation, can be taken into account. The behavior of the valve is modeled by a function called 'maneuvering profile' of the valve. This operating profile is the characteristic function of the valve and indicates the variations of the passage section of the valve as a function of time. These variations result from the position command which is imposed on the valve. It has been found that, in particular during the phases of transient operation of the machine, the operating profile of certain valves can play an important role on the machine performance: The behavior of the machine varies in these cases. significantly according to the operating profile of the valve, that is to say according to the speed from which the valve passes from one position to another. In order to allow this dynamic behavior to be taken into account, the design method according to the invention takes into account, as optimized parameters, not only different operating points of the valve, but in particular one or more operating points. intermediate. These intermediate operating points relate to times during which the passage section of the valve varies (it varies at least for a short time interval before this moment and after this moment). These are therefore neither orderly instants to which the valve, which had a fixed passage section, receives an order to change the opening level (the opening level being proportional to the passage section of the valve). , or times at which the valve resumes a fixed passage section after changing the opening level. The intermediate operating points are for times when the valve passage section is changing. Thanks to the fact that, during the design of the valve, such operating points are taken into account, it is possible to optimize the operating profile of the valve.

De plus, avantageusement la méthode de conception reste relativement simple. L'ajout d'un ou plusieurs points de fonctionnement pour la ou les vannes commandables n'augmente pas le nombre de paramètres de manière inacceptable. De plus, l'obtention d'un faible nombre de points de fonctionnement à l'issue de l'étape d'optimisation s'avère souvent suffisant pour déterminer, à l'étape b), des profils de vanne extrêmement proches de la réalité du fonctionnement de la ou des vannes. Cela étant il reste possible de modéliser le fonctionnement de la ou des vannes avec tout degré de fidélité souhaité, en augmentant le nombre de points de fonctionnement et en ajoutant à l'étape a) d'optimisation des contraintes concernant la dynamique de la ou des vannes. La méthode pour la conception de vanne commandable selon l'invention permet donc avantageusement de déterminer un profil de manoeuvre optimisé pour la vanne pour les phases de fonctionnement simulées. Ce profil de manoeuvre optimisé est une donnée très utile pour la conception et l'optimisation de la machine.In addition, advantageously the design method remains relatively simple. The addition of one or more operating points for the controllable valve (s) does not increase the number of parameters unacceptably. In addition, obtaining a small number of operating points after the optimization step is often sufficient to determine, in step b), valve profiles extremely close to reality operation of the valve (s). That being so, it is still possible to model the operation of the valve or valves with any desired degree of fidelity, by increasing the number of operating points and by adding to the optimization step a) constraints concerning the dynamics of the one or more valves. The method for the controllable valve design according to the invention therefore advantageously makes it possible to determine an optimized operating profile for the valve for the simulated operating phases. This optimized maneuvering profile is a very useful data for the design and optimization of the machine.

3035233 5 Sur la base de ce profil de manoeuvre optimisé, il est alors possible par la suite de sélectionner la vanne de manière optimale ou d'optimiser la structure de celle-ci. La démarche de conception de vanne inclut alors normalement une étape c) de sélection de vanne, durant laquelle on 5 sélectionne pour la machine une vanne apte à avoir le profil de manoeuvre déterminé à l'étape b). La spécification de points de fonctionnement pour le profil de manoeuvre de la vanne est un moyen particulièrement facile pour permettre la détermination d'un profil de manoeuvre, en particulier d'un 10 profil de manoeuvre optimisé défini à partir de points de fonctionnement obtenus par un calcul d'optimisation. Le nombre de points de fonctionnement doit être suffisant pour qu'il soit possible de déterminer le profil de manoeuvre. Lorsque le profil de manoeuvre comprend notamment un ou 15 plusieurs polynômes fonctions du temps, définissant une spline, il est particulièrement facile, tout au moins sur l'intervalle temporel de définition de cette spline, de déterminer le nombre de points de fonctionnement à spécifier pour déterminer la spline. Aussi, dans un mode de mise en oeuvre, le profil de manoeuvre est défini au moins au moyen d'une spline.On the basis of this optimized operating profile, it is then possible to select the valve optimally or to optimize the structure of the valve. The valve design step then normally includes a step c) valve selection, during which is selected for the machine a valve adapted to have the operating profile determined in step b). The specification of operating points for the operating profile of the valve is a particularly easy way to enable the determination of an operating profile, in particular of an optimized operating profile defined from operating points obtained by an operator. optimization calculation. The number of operating points must be sufficient for it to be possible to determine the operating profile. When the maneuvering profile comprises in particular one or more time function polynomials, defining a spline, it is particularly easy, at least over the time interval of definition of this spline, to determine the number of operating points to be specified for determine the spline. Also, in one mode of implementation, the maneuvering profile is defined at least by means of a spline.

20 Cette spline peut notamment être de degré supérieur ou égal à 3. Une spline est une fonction définie par morceaux par des polynômes. Dans le mode de réalisation envisagé ci-dessus, le profil de manoeuvre est donc défini au moins en partie par une ou plusieurs fonctions polynomiales du temps, de degré supérieur ou égal à 3.This spline can in particular be of degree greater than or equal to 3. A spline is a function defined in pieces by polynomials. In the embodiment envisaged above, the maneuvering profile is thus defined at least in part by one or more polynomial functions of time, of degree greater than or equal to 3.

25 Avantageusement, contrairement à une fonction linéaire du temps, des fonctions polynomiales de degré supérieur ou égal à 3 comme celles composant (au moins en partie) le profil de manoeuvre permettent de prendre en compte les accélérations auxquelles est soumis l'organe mobile de la valve. Par exemple, dès lors que le profil de manoeuvre comporte 30 une fonction polynomiale de degré 3, celui-ci permet de représenter le cas où une accélération constante est appliquée à l'organe mobile de la vanne. De préférence, ladite spline est définie par au moins deux polynômes. Dans ce cas, dans un mode de mise en oeuvre préférentiel, sur un 35 premier et un deuxième intervalle de temps adjacents, ladite spline est définie respectivement au moins par deux polynômes de degré supérieur 3035233 6 ou égal à 3 ; lesdits deux polynômes présentent une continuité de courbure au point limite entre lesdits deux intervalles de temps. Dans ce mode de mise en oeuvre, l'accélération à laquelle est soumis l'organe mobile de la valve varie continûment au voisinage du point limite cité 5 précédemment, ce qui avantageusement correspond au comportement réel de la vanne. De préférence, le profil de manoeuvre est défini uniquement par ladite spline. Ainsi, il est défini par un nombre limité de paramètres, ce qui facilite l'implémentation informatique du procédé selon l'invention.Advantageously, unlike a linear function of time, polynomial functions of degree greater than or equal to 3 such as those comprising (at least in part) the operating profile make it possible to take into account the accelerations to which the mobile element of the valve. For example, since the maneuvering profile comprises a polynomial function of degree 3, this makes it possible to represent the case where a constant acceleration is applied to the movable member of the valve. Preferably, said spline is defined by at least two polynomials. In this case, in a preferred embodiment, on an adjacent first and second time slot, said spline is respectively defined by at least two higher degree polynomials 30 or 6 equal to 3; said two polynomials have continuity of curvature at the limit point between said two time intervals. In this embodiment, the acceleration to which the movable member of the valve is subjected varies continuously in the vicinity of the abovementioned limit point, which advantageously corresponds to the actual behavior of the valve. Preferably, the maneuvering profile is defined solely by said spline. Thus, it is defined by a limited number of parameters, which facilitates the computer implementation of the method according to the invention.

10 Ainsi concrètement, dans un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ladite spline est définie au moins entre un premier et un deuxième instant ; et du premier au deuxième instant, ladite spline est définie par une pluralité de polynômes, définis respectivement sur des intervalles de temps successifs s'étendant du premier au deuxième 15 instant. (Naturellement, les premier et deuxième instant considérés ici sont distincts et la section de passage de la vanne varie généralement pendant chacun des intervalles de temps successifs.) Dans ce mode de mise en oeuvre, de préférence chacun desdits intervalles de temps successifs comprend ou est limité par au moins un instant définissant un 20 des points de fonctionnement intermédiaires utilisés pour optimiser le profil de manoeuvre de la vanne. Dans un mode de mise en oeuvre, le polynôme ou chacun des polynômes de ladite spline est de degré 3 (la spline est alors appelée spline cubique). Le nombre de paramètres décrivant le profil de 25 manoeuvre est alors particulièrement réduit, chaque spline étant définie par seulement quatre paramètres. L'opération d'optimisation est réalisée habituellement en imposant une ou plusieurs contraintes, prises en compte dans le critère prédéterminé utilisé pour l'étape d'optimisation. Ces contraintes peuvent 30 concerner notamment le profil de manoeuvre. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une contrainte de point de fonctionnement, consistant à imposer que la section de passage de la vanne soit égale à une valeur prédéterminée au moins une fois pendant un intervalle de 35 temps prédéterminé.Thus concretely, in one embodiment of the method according to the invention, said spline is defined at least between a first and a second instant; and from the first to the second instant, said spline is defined by a plurality of polynomials, respectively defined on successive time slots extending from the first to the second instant. (Naturally, the first and second instant considered here are distinct and the passage section of the valve generally varies during each of the successive time intervals.) In this embodiment, preferably each of said successive time intervals comprises or is limited by at least one instant defining one of the intermediate operating points used to optimize the operating profile of the valve. In one embodiment, the polynomial or each polynomial of said spline is of degree 3 (the spline is then called cubic spline). The number of parameters describing the maneuvering profile is then particularly reduced, each spline being defined by only four parameters. The optimization operation is usually performed by imposing one or more constraints, taken into account in the predetermined criterion used for the optimization step. These constraints may relate in particular to the maneuvering profile. In one embodiment, the optimization step a) is performed at least under an operating point constraint, consisting in imposing that the passage section of the valve is equal to a predetermined value at least once during a predetermined time interval.

3035233 La prise en compte de contraintes de fonctionnement telles que définies précédemment permet, de manière simple, d'imposer à la vanne un comportement assez réaliste, en limitant les variations de la section de passage de la vanne en fonction du temps. Cependant, la présence d'un 5 intervalle de temps pour chaque contrainte de fonctionnement laisse une certaine liberté pour optimiser le fonctionnement de la machine. Les contraintes de point de fonctionnement peuvent être définies de différentes manières. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape a) d'optimisation est 10 réalisée au moins sous une pluralité de contraintes de point de fonctionnement ; et au moins deux des intervalles de temps prédéterminés (définissant ces contraintes) ont un recouvrement temporel non nul. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape a) d'optimisation est 15 réalisée au moins sous une pluralité de contraintes de point de fonctionnement ; et au moins deux des intervalles de temps prédéterminés (définissant ces contraintes) s'étendent pendant des périodes de temps adjacentes (c'est-à-dire que l'instant final de l'un de ces intervalles est l'instant initial de l'autre intervalle).3035233 Taking into account operating constraints as defined above makes it possible, in a simple manner, to impose on the valve a fairly realistic behavior, by limiting the variations of the passage section of the valve as a function of time. However, the presence of a time interval for each operating constraint leaves some freedom to optimize the operation of the machine. The operating point constraints can be defined in different ways. In one embodiment, the optimization step a) is performed at least under a plurality of operating point constraints; and at least two of the predetermined time intervals (defining these constraints) have a non-zero temporal overlap. In one embodiment, the optimization step a) is performed at least under a plurality of operating point constraints; and at least two of the predetermined time intervals (defining these constraints) extend for adjacent time periods (i.e., the final time of one of these intervals is the initial time of the time period). other interval).

20 Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une contrainte imposant une durée minimale entre au moins deux instants définissant des points de fonctionnement souhaités. Dans ce but, le critère prédéterminé peut par exemple comporter une pluralité de contraintes de point de fonctionnement, et 25 spécifier de plus une durée minimale au moins entre deux desdits intervalles de temps prédéterminés qui sont consécutifs (c'est-à-dire concernant deux points de fonctionnement entre lesquels aucun autre point de fonctionnement n'est spécifié).In one embodiment, the optimization step a) is performed at least under a constraint that imposes a minimum duration between at least two instants defining desired operating points. For this purpose, the predetermined criterion may for example comprise a plurality of operating point constraints, and further specify a minimum duration of at least two of said predetermined time intervals which are consecutive (i.e. operating points between which no other operating point is specified).

30 Comme cela a été indiqué précédemment, le procédé pour la conception d'une vanne commandable selon l'invention comporte au moins les deux opérations suivantes : a) l'opération d'optimisation du fonctionnement de la machine, et b) l'opération de détermination du profil de manoeuvre de la vanne.As indicated above, the method for designing a controllable valve according to the invention comprises at least the two following operations: a) the operation of optimizing the operation of the machine, and b) the operation determining the operating profile of the valve.

35 Dans un mode de mise en oeuvre, ces opérations sont réalisées l'une à la suite de l'autre : 3035233 8 On optimise d'abord le fonctionnement de la machine : cette étape d'optimisation permet de déterminer le ou les points de passage (ou de fonctionnement) souhaités pour la vanne commandable ; Sur la base de ce ou de ces points de passage souhaités, on 5 détermine alors le profil de manoeuvre de la vanne. Ces opérations peuvent avantageusement, éventuellement, être réalisées plusieurs fois de manière itérative. Ainsi à chaque boucle : On effectue un calcul d'optimisation du fonctionnement de la machine, fondé notamment sur la dernière version disponible 10 (ou calculée) du profil de manoeuvre de la vanne ; ce calcul d'optimisation permet de déterminer un ou plusieurs points de passage souhaité(s) pour la vanne commandable ; Sur la base de ce ou de ces points de passage souhaité(s), on détermine alors une nouvelle valeur du profil de manoeuvre de 15 la vanne. Lors de la première itération de l'algorithme, on utilise une valeur approchée prédéterminée du profil de manoeuvre de la vanne. L'invention concerne également une machine comprenant une 20 vanne commandable, notamment un moteur de fusée, obtenue à l'aide du procédé selon l'invention défini précédemment. Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé pour la conception de vanne commandable sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.In one embodiment, these operations are carried out one after the other: First, the operation of the machine is optimized: this optimization step makes it possible to determine the point (s) of the machine. passage (or operating) desired for the controllable valve; On the basis of this or these desired points of passage, the operating profile of the valve is then determined. These operations may advantageously, possibly, be performed several times iteratively. Thus at each loop: An optimization calculation is made of the operation of the machine, based in particular on the last available version 10 (or calculated) of the operating profile of the valve; this optimization calculation makes it possible to determine one or more desired points of passage for the controllable valve; On the basis of this or these desired points of passage, a new value of the operating profile of the valve is then determined. During the first iteration of the algorithm, a predetermined approximate value of the operating profile of the valve is used. The invention also relates to a machine comprising a controllable valve, in particular a rocket engine, obtained using the method according to the invention defined above. In a particular embodiment, the various process steps for the controllable valve design are determined by computer program instructions.

25 En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un dispositif d'aide à la conception ou plus généralement dans un ordinateur, comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé pour la conception de vanne 30 commandable défini précédemment, lorsque le programme est exécuté sur un calculateur. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme 35 souhaitable.Accordingly, the invention also relates to a computer program on an information medium, this program being capable of being implemented in a design assistance device or more generally in a computer, comprising instructions. program code for performing the process steps for the controllable valve design defined previously, when the program is run on a computer. This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other form desirable form.

3035233 9 L'invention vise ainsi notamment un programme d'ordinateur comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé pour la conception d'une vanne commandable selon l'invention défini précédemment, lorsque ledit programme est exécuté par 5 un ordinateur ou par un microprocesseur.The invention thus aims in particular at a computer program comprising program code instructions for executing the steps of the method for the design of a controllable valve according to the invention defined above, when said program is executed by a computer or by a microprocessor.

3035233 10 L'invention vise aussi un support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé pour la conception de vanne commandable défini précédemment.The invention also relates to a computer-readable recording medium on which is recorded a computer program comprising instructions for carrying out the process steps for the controllable valve design defined above.

5 Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou 10 un disque dur. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé pour la conception de vanne commandable.The information carrier may be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a diskette. Hard disk. Alternatively, the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in performing the method for the controllable valve design.

15 L'invention vise aussi un dispositif d'aide à la conception pour la conception d'une vanne commandable adaptée pour être intégrée à une machine, le dispositif comprenant : a) un module d'optimisation, configuré pour déterminer une valeur optimisée de paramètres de la machine vis-à-vis d'un critère prédéterminé 20 en simulant un fonctionnement de celle-ci ; lesdits paramètres comprenant une pluralité de points de fonctionnement souhaités pour la vanne, un point de fonctionnement étant défini par un instant et une valeur associée que la section de passage de la vanne atteint audit instant pendant la simulation du fonctionnement de la machine ; 25 b) un module de détermination de profil de manoeuvre de vanne, configuré pour déterminer un profil de manoeuvre pour la vanne en imposant à celle-ci de passer par ladite pluralité de points de fonctionnement ; le profil de manoeuvre représentant les variations de la section de 30 passage de la vanne en fonction du temps ; au moins un des points de fonctionnement étant un point de fonctionnement intermédiaire concernant un instant pendant lequel la section de passage de la vanne varie.The invention also relates to a design assistance device for the design of a controllable valve adapted to be integrated into a machine, the device comprising: a) an optimization module, configured to determine an optimized value of parameters of the machine with respect to a predetermined criterion by simulating an operation thereof; said parameters comprising a plurality of desired operating points for the valve, an operating point being defined by an instant and an associated value that the valve passage section reaches at said instant during simulation of the operation of the machine; B) a valve maneuver profile determining module configured to determine a maneuvering profile for the valve by forcing the valve to pass through said plurality of operating points; the maneuvering profile representing the variations of the passage section of the valve as a function of time; at least one of the operating points being an intermediate operating point for a time during which the passage section of the valve varies.

35 3035233 11 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux 5 dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur de fusée et de son système de commande, qui comporte un dispositif de fiabilisation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique par blocs représentant les 10 étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 3 est une représentation du profil de manoeuvre d'une vanne déterminé conformément à l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique présentant un ensemble de contraintes prises en compte lors de la mise en oeuvre de l'invention ; 15 - la figure 5 est une vue schématique présentant un autre ensemble de contraintes prises en compte lors de la mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 6 représente une machine d'aide à la conception conforme à l'invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood and its advantages will appear better on reading the following detailed description of embodiments shown by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view of a rocket motor and its control system, which comprises a reliability device according to the invention; FIG. 2 is a schematic block view showing the steps of the method according to the invention; FIG. 3 is a representation of the operating profile of a valve determined in accordance with the invention; FIG. 4 is a schematic view presenting a set of constraints taken into account during the implementation of the invention; FIG. 5 is a schematic view showing another set of constraints taken into account during the implementation of the invention; FIG. 6 represents a design assistance machine according to the invention.

20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Un moteur fusée 100 est présenté sur la figure 1, comme exemple de machine comportant une vanne commandable. Le moteur 100 comporte une tuyère 102, alimentée par deux réservoirs d'ergols 131 et 132, chacun étant disposé en amont d'une pompe 111, 112.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A rocket motor 100 is shown in FIG. 1 as an example of a machine having a controllable valve. The engine 100 comprises a nozzle 102, fed by two propellant tanks 131 and 132, each being arranged upstream of a pump 111, 112.

25 Le débit de chacun de ces ergols est régulé par les vannes 121 et 122. Pour cela, le débit de ces ergols est mesuré immédiatement en amont de chacune des pompes 111, 112. Par souci de simplicité, seule la mesure du débit en amont de la pompe 111 est détaillée, des dispositions similaires étant prises pour l'ergol pompé par la pompe 112.The flow rate of each of these propellants is regulated by the valves 121 and 122. For this, the flow rate of these propellants is measured immediately upstream of each of the pumps 111, 112. For the sake of simplicity, only the flow measurement upstream pump 111 is detailed, similar arrangements being made for the propellant pumped by the pump 112.

30 Le moteur 100 comporte un contrôleur 200. Ce contrôleur 200 sur la base de différentes informations régule le fonctionnement du moteur 100 en transmettant des consignes VR1 et VR2 d'ouverture/fermeture à des vannes 121 et 122 intervenant dans l'alimentation du moteur 100 (le schéma représenté sur la figure 1 est 35 extrêmement simplifié).The motor 100 comprises a controller 200. This controller 200 on the basis of different information regulates the operation of the motor 100 by transmitting opening and closing setpoints VR1 and VR2 to valves 121 and 122 involved in the power supply of the motor 100. (The diagram shown in Figure 1 is extremely simplified).

3035233 12 Les vannes 121 et 122 jouent un rôle essentiel dans l'alimentation du moteur. La prise en compte très précise de leur fonctionnement réel est essentielle pour le pilotage du moteur, en particulier lors de ses phases de fonctionnement transitoire.The valves 121 and 122 play a vital role in the power supply of the motor. Taking into account their real operation very accurately is essential for the control of the engine, in particular during its phases of transient operation.

5 Chacune des vannes 121, 122 est caractérisée par son niveau d'ouverture N, qui représente la section de passage sous forme de pourcentage. Le niveau d'ouverture est donc un paramètre dont la valeur correspond à la position de l'organe mobile de la vanne. Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention va être 10 présenté en relation avec la figure 2. Le procédé présenté est un procédé permettant d'obtenir des profils de manoeuvre optimisés pour les vannes 121 et 122. La figure 2 représente les différentes étapes du procédé. L'objectif poursuivi est de concevoir une version optimisée du moteur de fusée 100 illustré sur la figure 1.Each of the valves 121, 122 is characterized by its opening level N, which represents the passage section as a percentage. The opening level is therefore a parameter whose value corresponds to the position of the movable member of the valve. An example of implementation of the method according to the invention will be presented in connection with FIG. 2. The method presented is a method making it possible to obtain optimized operating profiles for the valves 121 and 122. FIG. different stages of the process. The objective is to design an optimized version of the rocket motor 100 shown in FIG.

15 Dans une étape préalable, on prépare les données nécessaires à la conception du moteur. On procède alors à une étape a) d'optimisation, durant laquelle on simule le fonctionnement de la machine, et l'on détermine une valeur optimisée de différents paramètres du moteur vis-à-vis d'un critère 20 prédéterminé. Le fonctionnement de la machine comporte généralement des phases de démarrage et d'arrêt, ou toute autre phase transitoire, durant lesquelles on cherche en particulier à assurer que le moteur fonctionne de manière optimale. L'étape d'optimisation peut être réalisée suivant toute méthode 25 connue pour optimiser un ou plusieurs paramètres de machine en simulant le fonctionnement de celle-ci et notamment, de manière à prendre en compte l'influence des différents paramètres sur les performances de la machine. Ces performances sont prises en compte par l'intermédiaire du critère prédéterminé, dont la valeur doit généralement 30 être maximisée ou minimisée. Les paramètres dont la valeur est optimisée incluent notamment différents points de fonctionnement pour chacune des vannes 121 et 122. Ils incluent notamment, pour chaque phase transitoire, au moins un point de fonctionnement intermédiaire Pj souhaité pour chacune des vannes 121 35 et 122.In a preliminary step, the data necessary for engine design are prepared. An optimization step is then performed, during which the operation of the machine is simulated, and an optimized value of various engine parameters is determined with respect to a predetermined criterion. The operation of the machine generally comprises starting and stopping phases, or any other transient phase, during which it is sought in particular to ensure that the motor operates optimally. The optimization step may be carried out according to any known method for optimizing one or more machine parameters by simulating the operation thereof and in particular, so as to take into account the influence of the various parameters on the performance of the machine. machine. These performances are taken into account via the predetermined criterion, whose value must generally be maximized or minimized. The parameters whose value is optimized include in particular different operating points for each of the valves 121 and 122. They include in particular, for each transient phase, at least one desired intermediate operating point Pj for each of the valves 121 and 122.

3035233 13 Dans le cadre de la simulation du fonctionnement de la machine, en général on prévoit de prendre comme paramètres soumis à optimisation des points de fonctionnement Pj pour chacune des phases transitoires de la machine. Ces phases transitoires sont des périodes pendant lesquelles 5 la vanne passe d'un premier niveau d'ouverture Ni (Niveau initial) à un deuxième niveau d'ouverture Nf (niveau final). On note 'ti' l'instant initial ou premier instant auquel la vanne se trouve au niveau d'ouverture Ni, et 'tf' l'instant final ou deuxième instant auquel la vanne se trouve au niveau d'ouverture final Nf. Un point de fonctionnement est défini par un instant 10 tj et une valeur associée Nj que la section de passage de la vanne (ou plutôt, de manière équivalente, son niveau d'ouverture) atteint à l'instant ti. A l'issue du calcul d'optimisation, on obtient une valeur optimisée pour les différents points de fonctionnement qui ont été sélectionnés 15 comme paramètres à optimiser. Ces valeurs optimisées sont alors prises en compte comme données d'entrée, lors de l'étape b) de détermination du profil de manoeuvre des vannes. Grâce à ces valeurs, lors de l'étape b), on détermine des profils de manoeuvre optimisés pour les différentes vannes.As part of the simulation of the operation of the machine, in general it is expected to take as parameters under optimization operating points Pj for each of the transient phases of the machine. These transient phases are periods during which the valve goes from a first opening level Ni (Initial level) to a second opening level Nf (final level). We denote 'ti' the initial time or first moment at which the valve is at the opening level Ni, and 'tf' the final time or second time at which the valve is at the final opening level Nf. An operating point is defined by an instant 10 tj and an associated value Nj that the passage section of the valve (or rather, equivalently, its opening level) reaches at time ti. At the end of the optimization calculation, an optimized value is obtained for the different operating points which have been selected as parameters to be optimized. These optimized values are then taken into account as input data, during step b) of determining the operating profile of the valves. Thanks to these values, during step b), optimized operating profiles for the different valves are determined.

20 Les profils optimisés peuvent alors être utilisés pour sélectionner la ou les vannes commandables à intégrer à la machine. L'étape d'optimisation peut éventuellement prendre en compte, comme donnée d'entrée, une valeur approchée du profil de manoeuvre d'une ou plusieurs des vannes de la machine.The optimized profiles can then be used to select the controllable valve (s) to be integrated into the machine. The optimization step may optionally take into account, as input data, an approximate value of the operating profile of one or more of the valves of the machine.

25 Dans ce cas, les étapes a) d'optimisation et b) de détermination de profil de manoeuvre peuvent être itérées, afin de parvenir à déterminer des valeurs optimisées des différents paramètres pris en compte. Etape d'optimisation 30 L'étape d'optimisation a) va maintenant être présentée de manière plus détaillée en relation avec les figures 3 à 5. Pour simplifier, la description qui suit sera faite dans l'hypothèse où l'on cherche à déterminer le profil de manoeuvre d'une seule vanne. On comprend qu'en réalité, la méthode permet de déterminer simultanément 35 les profils de manoeuvre optimisés pour les deux vannes 121 et 122 : les 3035233 14 opérations faites pour la première vanne sont également réalisées pour la deuxième vanne. Pour l'étape a) d'optimisation, dans un premier temps on établit un programme type de fonctionnement du moteur. Ce programme comporte 5 par exemple trois phases : une phase de démarrage, une phase de fonctionnement stabilisé, et une phase d'arrêt. On définit alors le profil de manoeuvre. Ce profil est généralement défini 'par parties' : c'est-à-dire que le profil est déterminé séparément pour chacune des phases de fonctionnement.In this case, the steps a) of optimization and b) of maneuver profile determination can be iterated, in order to be able to determine optimized values of the various parameters taken into account. Optimization step The optimization step a) will now be presented in more detail in relation to FIGS. 3 to 5. For simplicity, the following description will be made in the event that it is sought to determine the operating profile of a single valve. It is understood that in fact, the method makes it possible to simultaneously determine the optimized operating profiles for the two valves 121 and 122: the operations performed for the first valve are also performed for the second valve. For the optimization step a), in a first step, a standard engine operating program is established. This program comprises, for example, three phases: a start-up phase, a stabilized operating phase, and a stop phase. We then define the maneuver profile. This profile is generally defined by 'parts': that is to say that the profile is determined separately for each phase of operation.

10 Pour une phase de fonctionnement donnée, on choisit dans un premier temps la forme générale du profil de manoeuvre. A nouveau, le profil de manoeuvre est défini par parties : on choisit le nombre de tronçons de courbes qui seront utilisés pour représenter le profil de manoeuvre pendant la phase de fonctionnement considérée.For a given operating phase, the general shape of the operating profile is first selected. Again, the maneuvering profile is defined in parts: one chooses the number of sections of curves that will be used to represent the maneuvering profile during the operating phase considered.

15 Pour chaque tronçon de courbe, on choisit le type d'équation paramétrique définissant l'évolution de la section de la vanne (ou, de manière équivalent, du niveau d'ouverture de la vanne) en fonction du temps pendant la période de temps correspondant au tronçon. Pendant chaque phase de fonctionnement, le nombre de tronçons de courbes, et 20 pour les différents tronçons, l'équation paramétrique choisie, doivent définir suffisamment de degrés de libertés pour représenter le fonctionnement de la vanne d'une manière considérée comme suffisamment fidèle pendant la phase de fonctionnement considérée. Sur la figure 3, on envisage une phase de fonctionnement 25 transitoire, pendant laquelle la vanne passe d'un niveau d'ouverture initial Ni à un niveau d'ouverture final Nf. Pour représenter cette évolution, on a choisi un profil constitué de trois fonctions polynomiales de degré trois, définissant donc une spline de degré trois. D'autres types de fonction que des fonctions polynomiales 30 auraient pu être utilisés pour représenter le comportement de la vanne. Comme le profil de manoeuvre est représenté dans cette phase par trois fonctions polynomiales de degré trois, on en déduit que le nombre de paramètres qui doivent être déterminés afin de déterminer complètement le profil de manoeuvre pendant cet intervalle de temps est égal à douze.For each curve section, the type of parametric equation defining the evolution of the section of the valve (or, equivalently, of the valve opening level) as a function of time during the period of time is chosen. corresponding to the section. During each operating phase, the number of curve sections, and 20 for the different sections, the parametric equation chosen, must define sufficient degrees of freedom to represent the operation of the valve in a manner considered sufficiently faithful during the considered operating phase. In FIG. 3, a transient operating phase is envisaged, during which the valve goes from an initial opening level Ni to a final opening level Nf. To represent this evolution, we chose a profile consisting of three polynomial functions of degree three, thus defining a spline of degree three. Other types of function than polynomial functions could have been used to represent the behavior of the valve. Since the maneuvering profile is represented in this phase by three polynomial functions of degree three, it follows that the number of parameters which must be determined in order to completely determine the maneuvering profile during this time interval is equal to twelve.

35 Pour identifier ces douze paramètres, on prévoit par conséquent quatre points de fonctionnement comme paramètres soumis à 3035233 15 optimisation. Ces points de fonctionnement sont un point initial P0, un point final P3, ainsi que deux points de fonctionnement intermédiaires P1 et P2. Dans le mode de mise en oeuvre présenté, pour chaque point de 5 fonctionnement, on cherche à optimiser l'instant ti (j=0..3) auquel la section de la vanne va prendre une valeur Nj qui est fixée à l'avance. Pour assurer que le calcul d'optimisation converge vers une valeur satisfaisante, on impose que l'instant tj se trouve dans un intervalle prédéterminé. Ces contraintes imposées aux différents points de fonctionnement sont donc 10 des contraintes de point de fonctionnement (temporelle) telles que définies précédemment. Dans un autre mode de mise en oeuvre, pour chaque point de fonctionnement dont la valeur est optimisée, on aurait pu fixer un instant prédéterminé, et par exemple laisser la valeur atteinte par la section de la 15 vanne à l'instant prédéterminé considéré varier dans une plage de valeurs prédéterminée. Dans un autre mode de mise en oeuvre, pour chaque point de fonctionnement dont la valeur est optimisée, on aurait pu laisser fluctuer à la fois l'instant tj et la valeur atteinte associée Nj, mais astreindre l'instant 20 définissant le point de fonctionnement à demeurer dans un intervalle de temps prédéterminé, et la valeur atteinte par la section de la vanne à l'instant considéré à demeurer dans une plage de valeurs prédéterminée. Dans le mode de mise en oeuvre présenté, on fixe les valeurs NO, N1, N2 et N3 des sections de passage aux différents points de 25 fonctionnement PO à P3. On fixe alors des intervalles de temps prédéterminés pour chacun des points de fonctionnement. Chacun de ces intervalles de temps est défini par ses deux bornes : par exemple [fimin,t1max] pour le point P1, [t2inf, t2max] pour le point P2. Pour chaque point de fonctionnement, la contrainte de point de 30 fonctionnement est donc définie par une valeur voulue du niveau d'ouverture pour le point de fonctionnement et un intervalle pendant lequel le niveau d'ouverture de la vanne doit atteindre la valeur voulue pour le point de fonctionnement. Les figures 4 et 5 illustrent de manière graphique les contraintes 35 que l'on a imposées pour l'étape a) d'optimisation. 3035233 16 (Note : Les contraintes présentées par les figures 4 et 5 ne correspondent pas au profil de manoeuvre présenté par la figure 3). Les figures 4 et 5 concernent une période durant laquelle la vanne passe d'un niveau d'ouverture initial Ni (Ni=NO) à un instant ti à un niveau 5 d'ouverture final Nf (Nf=N3) à un instant final tf. Pendant la période de temps allant de l'instant ti à l'instant tf, on a choisi un profil de manoeuvre constitué par trois fonctions polynomiales de degré 3, définissant une spline cubique. Pour optimiser ce profil, on prévoit de déterminer deux points de 10 fonctionnement intermédiaires Pl et P2, un point de fonctionnement initial correspondant à l'instant tO du déclenchement de la fermeture de la vanne, et un point de fonctionnement final correspondant à l'instant t3 de fin de fermeture de la vanne. On fixe des intervalles de temps pour chacun des instants 15 spécifiques considérés (les instants tO,t3 ; les instants intermédiaires tl et t2) : ces intervalles sont notés [tOmin,t0max] [timin,timax] [t2min,t2max] [t3min,t3max]. Les figures 4 et 5 représentent respectivement deux manières d'imposer les contraintes concernant les différents points de 20 fonctionnement. Dans le mode de mise en oeuvre de la figure 4, l'optimisation est réalisée sous la contrainte que les différents intervalles de temps prédéterminés cités précédemment s'étendent pendant des périodes de temps successives. On a donc les équations : tOmax = tlmin, 25 tlmax=t2min, t2max=t3min. Par contraste, dans le mode de mise en oeuvre de la figure 5, l'optimisation est réalisée sous la contrainte que les différents intervalles de temps prédéterminés cités précédemment aient un recouvrement temporel non nul ou un écart temporel non nul. Cela se traduit par les 30 équations suivantes : Recouvrement temporel non nul : tOmax > tlmin et tlmax > t2min. Ecart temporel non nul : t2max < t3min. Le terme 'écart temporel' vise donc une situation dans laquelle une 35 durée At (At = t3min - t2max) minimale sépare les instants t2 et t3.To identify these twelve parameters, four operating points are therefore provided as optimizing parameters. These operating points are an initial point P0, an end point P3, and two intermediate operating points P1 and P2. In the implementation mode presented, for each operating point, it is sought to optimize the instant ti (j = 0..3) at which the section of the valve will take a value Nj which is fixed in advance. . To ensure that the optimization calculation converges to a satisfactory value, it is required that the instant tj is in a predetermined interval. These constraints imposed on the various operating points are thus operating point (time) constraints as defined above. In another embodiment, for each operating point whose value is optimized, it would have been possible to set a predetermined time, and for example to let the value reached by the section of the valve at the predetermined instant considered vary in a predetermined range of values. In another embodiment, for each operating point whose value is optimized, it could have been allowed to fluctuate both the instant tj and the associated attained value Nj, but constrain the instant 20 defining the operating point. to remain in a predetermined time interval, and the value reached by the section of the valve at the instant considered to remain in a predetermined range of values. In the embodiment shown, the values NO, N1, N2 and N3 of the passage sections are set at the different operating points PO to P3. Then predetermined time intervals are set for each operating point. Each of these time intervals is defined by its two terminals: for example [fimin, t1max] for the point P1, [t2inf, t2max] for the point P2. For each operating point, the operating point constraint is therefore defined by a desired value of the opening level for the operating point and an interval during which the opening level of the valve must reach the desired value for the operating point. Working point. Figures 4 and 5 graphically illustrate the constraints imposed for the optimization step a). (Note: The constraints presented in Figures 4 and 5 do not correspond to the maneuvering profile presented in Figure 3). FIGS. 4 and 5 relate to a period during which the valve goes from an initial opening level Ni (Ni = NO) at a time ti to a final opening level Nf (Nf = N3) at a final instant tf . During the time period from time ti to moment tf, a maneuvering profile consisting of three polynomial functions of degree 3, defining a cubic spline, has been chosen. To optimize this profile, it is planned to determine two intermediate operating points P1 and P2, an initial operating point corresponding to the instant t0 of triggering the closure of the valve, and a final operating point corresponding to the instant t3 end of closing of the valve. Time intervals are set for each of the specific instants considered (the times t0, t3, the intermediate instants t1 and t2): these intervals are denoted [t0min, t0max] [tmin, timax] [t2min, t2max] [t3min, t3max]. Figures 4 and 5 respectively represent two ways of imposing constraints on the different operating points. In the embodiment of FIG. 4, the optimization is carried out under the constraint that the various predetermined time intervals mentioned above extend for successive periods of time. We therefore have the equations: t0max = tlmin, 25 tlmax = t2min, t2max = t3min. In contrast, in the embodiment of FIG. 5, the optimization is carried out under the constraint that the various predetermined time intervals mentioned above have a non-zero temporal overlap or a non-zero time gap. This results in the following 30 equations: Nonzero time overlay: tOmax> tlmin and tlmax> t2min. Nonzero time difference: t2max <t3min. The term 'time gap' thus refers to a situation in which a minimum duration At (Δt = t3min - t2max) separates the times t2 and t3.

3035233 17 Dans ce cas, la contrainte prise en compte pour l'étape d'optimisation et qui est définie notamment par les intervalles de temps [t2min,t2max] et [t3min,t3max] impose de plus une durée minimale entre les instants t2 et t3 définissant les points de fonctionnement t2 et t3 5 souhaités. D'autres formulations sont possibles pour assurer qu'à l'issue de l'étape d'optimisation, une durée minimale s'écoule entre les instants définissants deux points de fonctionnement que l'on cherche à optimiser. Etape de détermination de profil de manoeuvre 10 La mise en oeuvre de l'étape b) est illustrée par la figure 3. Cette figure représente un profil de manoeuvre P tel que déterminé grâce au procédé selon l'invention. Le niveau d'ouverture de la vanne N, représentant la section de passage de la vanne (par exemple, l'une des vannes 121 ou 122) apparaît en ordonnée ; le temps t est figuré en 15 abscisse. Le profil de manoeuvre P est défini par parties par des tronçons de spline S1, S2 et S3, correspondant aux trois fonctions polynomiales (notées également S1, S2 et S3) définissant la spline. Numériquement, le profil de manoeuvre P est calculé à partir des 20 points de fonctionnement initial PO et final P3 de la vanne et des points de fonctionnement intermédiaires P1 et P2. Ces différents points de fonctionnement PO à P3 ont les valeurs optimisées (c'est-à-dire en pratique sont atteints à des instants optimisés t1 à t4) obtenues grâce à l'étape d'optimisation a).In this case, the constraint taken into account for the optimization step and which is defined in particular by the time intervals [t2min, t2max] and [t3min, t3max] further imposes a minimum duration between the times t2 and t3 defining the desired operating points t2 and t3. Other formulations are possible to ensure that at the end of the optimization step, a minimum time elapses between the defining times two operating points that are to be optimized. Maneuver profile determination step 10 The implementation of step b) is illustrated in FIG. 3. This figure represents a maneuvering profile P as determined by the method according to the invention. The opening level of the valve N, representing the passage section of the valve (for example, one of the valves 121 or 122) appears on the ordinate; the time t is figured in 15 abscissa. The maneuvering profile P is defined in parts by spline sections S1, S2 and S3, corresponding to the three polynomial functions (also denoted S1, S2 and S3) defining the spline. Numerically, the operating profile P is calculated from the initial operating points PO and final P3 of the valve and the intermediate operating points P1 and P2. These different operating points PO to P3 have the optimized values (that is to say, in practice are reached at optimized times t1 to t4) obtained thanks to the optimization step a).

25 Les données d'entrée pour l'étape de détermination du profil de manoeuvre P sont donc les données suivantes : Point Instant Valeur t (s) Valeur N (de 0 à 1) PO tO 0,5 0,1 P1 t1 1 0,33 P2 t2 2,5 0,75 P3 t3 3 1 Ces données définissent les quatre points de fonctionnement 30 P0,P1,P2,P3 imposés pour le profil de manoeuvre P que l'on cherche à déterminer.The input data for the step of determining the maneuvering profile P are therefore the following data: Point Instant Value t (s) Value N (from 0 to 1) PO t0 0.5 0.1 P1 t1 1 0 This data defines the four operating points P0, P1, P2, P3 imposed for the operating profile P that is to be determined.

3035233 18 Les trois fonctions S1 à S3 sont déterminées par douze paramètres. Ces paramètres sont déterminés en résolvant un système de douze équations traduisant les relations suivantes : . Au point PO : S1 prend la valeur N1 ; la dérivée première et la dérivée 5 seconde de S1 sont nulles. . Au point P1 : la valeur, les dérivées première et seconde de S1 sont égales aux valeurs correspondantes de S2. . Au point P2 : la valeur, les dérivées première et seconde de S2 sont égales aux valeurs correspondantes de S3. 10 . Au point P3 : S3 prend la valeur N3 ; la dérivée première et la dérivée seconde de S3 sont nulles. La résolution du système d'équation fournit l'ensemble des paramètres définissant les trois fonctions S1 à S3 et permet donc de déterminer complètement, c'est-à-dire à tout instant dans l'intervalle 15 [ti,tf], la valeur de la section de passage de la vanne. La figure 6 représente un dispositif 10 d'aide à la conception de vanne commandable conforme à l'invention, pour la conception d'une vanne commandable adaptée pour être intégrée à une machine, comme 20 par exemple le moteur-fusée 100. Ce dispositif 10 comporte deux modules fonctionnels : a) un module d'optimisation, configuré pour déterminer une valeur de paramètres de la machine qui est optimisée vis-à-vis d'un critère prédéterminé, en simulant un fonctionnement de celle-ci ; les paramètres 25 dont la valeur est optimisée incluant notamment des points de fonctionnement souhaités pour la vanne ; b) un module de détermination de profil de manoeuvre de vanne, configuré pour déterminer un profil de manoeuvre (P) pour la vanne en imposant à celle-ci de passer par lesdits points de fonctionnement 30 souhaités pour la vanne. Le module d'optimisation est de plus configuré pour qu'au moins un des points de fonctionnement soit un point de fonctionnement intermédiaire concernant un instant pendant lequel la section de passage de la vanne varie.The three functions S1 to S3 are determined by twelve parameters. These parameters are determined by solving a system of twelve equations representing the following relationships:. At point PO: S1 takes the value N1; the first derivative and the 5 second derivative of S1 are zero. . At point P1: the value, the first and second derivatives of S1 are equal to the corresponding values of S2. . At point P2: the value, the first and second derivatives of S2 are equal to the corresponding values of S3. 10. At point P3: S3 takes the value N3; the first derivative and the second derivative of S3 are zero. The resolution of the equation system provides the set of parameters defining the three functions S1 to S3 and thus makes it possible to determine completely, that is to say at any instant in the interval 15 [ti, tf], the value of the passage section of the valve. FIG. 6 shows a device 10 for assisting the controllable valve design according to the invention, for the design of a controllable valve adapted to be integrated into a machine, such as for example the rocket motor 100. This device 10 comprises two functional modules: a) an optimization module, configured to determine a parameter value of the machine which is optimized with respect to a predetermined criterion, by simulating an operation thereof; parameters whose value is optimized including in particular desired operating points for the valve; b) a valve maneuver profile determining module configured to determine a maneuvering profile (P) for the valve by forcing it to pass through said desired operating points for the valve. The optimization module is further configured so that at least one of the operating points is an intermediate operating point relating to a time during which the passage section of the valve varies.

35 Dans le mode de réalisation présenté, les modules fonctionnels d'optimisation et de détermination de profil de manoeuvre décrits 3035233 19 précédemment sont des modules logiciels implémentés par le dispositif 10 d'aide à la conception de machine dans le cadre de la démarche de conception du moteur-fusée 100. A cet effet, le dispositif 10 d'aide à la conception de machine 5 dispose de l'architecture matérielle d'un ordinateur, telle qu'illustrée schématiquement à la figure 6. Il comprend notamment un processeur 4, une mémoire vive 5, une mémoire morte 6, une mémoire flash non volatile 7, ainsi que des moyens de communication 8. La mémoire morte 6 du dispositif 10 d'aide à la conception de 10 machine constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 4 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur conforme à l'invention, comportant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé pour la conception de vanne commandable conforme à l'invention décrites précédemment en référence 15 à la figure 2.In the embodiment shown, the maneuvering profile optimization and operation function modules previously described are software modules implemented by the machine design assist device 10 as part of the design process. of the rocket motor 100. For this purpose, the device 10 for machine design assistance 5 has the hardware architecture of a computer, as schematically illustrated in FIG. 6. It notably comprises a processor 4, a random access memory 5, a read only memory 6, a non-volatile flash memory 7, as well as communication means 8. The read-only memory 6 of the device 10 for assisting the machine design constitutes a recording medium in accordance with FIG. invention, readable by the processor 4 and on which is recorded a computer program according to the invention, comprising instructions for carrying out the steps of a method for the design of controllable valve according to the invention described above with reference to FIG. 2.

Claims (13)

REVENDICATIONS1. Procédé pour la conception d'une vanne commandable (121,122) adaptée pour être intégrée à une machine (100), 5 le procédé se caractérisant en ce qu'il comprend : a) une étape d'optimisation, durant laquelle on détermine une valeur optimisée de paramètres de la machine vis-à-vis d'un critère prédéterminé en simulant un fonctionnement de celle-ci ; lesdits paramètres comprenant une pluralité de point de fonctionnement 10 (P0,P1,P2,P3) souhaités pour la vanne, un point de fonctionnement étant défini par un instant (t0,t1,t2,t3) et une valeur associée (N0,N1,N2,N3) qu'une section de passage de la vanne atteint audit instant pendant la simulation du fonctionnement de la machine ; b) une étape de détermination de profil de manoeuvre de vanne, 15 durant laquelle on détermine un profil de manoeuvre (P) pour la vanne (121,122) en imposant à celui-ci de passer par ladite pluralité de points de fonctionnement ; le profil de manoeuvre représentant les variations de la section (N) de passage de la vanne en fonction du temps (t) ; 20 au moins un des points de fonctionnement étant un point de fonctionnement intermédiaire (P1,P2) concernant un instant (tl,t2) pendant lequel la section (N) de passage de la vanne varie.REVENDICATIONS1. A method for designing a controllable valve (121,122) adapted to be integrated with a machine (100), the method being characterized in that it comprises: a) an optimization step, during which an optimized value is determined parameterizing the machine with respect to a predetermined criterion by simulating an operation thereof; said parameters comprising a plurality of desired operating points (P0, P1, P2, P3) for the valve, an operating point being defined by an instant (t0, t1, t2, t3) and an associated value (N0, N1 , N2, N3) that a passage section of the valve reaches said instant during simulation of the operation of the machine; b) a valve operation profile determining step, during which a maneuver profile (P) for the valve (121, 122) is determined by requiring it to pass through said plurality of operating points; the maneuvering profile representing the variations of the passage section (N) of the valve as a function of time (t); At least one of the operating points being an intermediate operating point (P1, P2) relating to a time (t1, t2) during which the passage section (N) of the valve varies. 2. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon la 25 revendication 1, dans lequel le profil de manoeuvre est défini au moins au moyen d'une spline (S1,S2,S3) de degré supérieur ou égal àA method for designing a controllable valve according to claim 1, wherein the operating profile is defined at least by means of a spline (S1, S2, S3) of degree greater than or equal to 3. 3. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon la revendication 2, dans lequel ladite spline est définie au moins par deux 30 polynômes définis respectivement sur un premier et un deuxième intervalle de temps adjacents, lesdits polynômes présentant une continuité de courbure au point limite entre lesdits deux intervalles de temps.3. A method for designing a controllable valve according to claim 2, wherein said spline is defined by at least two polynomials defined respectively on an adjacent first and second time interval, said polynomials having continuity of curvature. at the limit point between said two time intervals. 4. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon la 35 revendication 2 ou 3, dans lequel ladite spline est définie au moins entre un premier (ti) et un deuxième instant (tf) ; du premier au deuxième 3035233 21 instant, ladite spline est définie par une pluralité de polynômes (S1,S2,S3), définis respectivement sur des intervalles de temps successifs s'étendant du premier au deuxième instant.A method for designing a controllable valve according to claim 2 or 3, wherein said spline is defined at least between a first (ti) and a second instant (tf); from the first to the second instant, said spline is defined by a plurality of polynomials (S1, S2, S3) defined respectively on successive time intervals extending from the first to the second instant. 5. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le profil de manoeuvre est défini uniquement par ladite spline, et chacun desdits polynômes est de degré 3.A method for designing a controllable valve according to any one of claims 2 to 4, wherein the maneuvering profile is defined solely by said spline, and each of said polynomials is of degree 3. 6. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une contrainte de point de fonctionnement, consistant à imposer que la section (N) de passage de la vanne soit égale à une valeur prédéterminée (N1,N2) au moins une fois pendant un intervalle de temps prédéterminé atOmin,t0max], [tlmin,t1max], [t2min,t2max], [t3min,t3max]).A method for designing a controllable valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the optimization step a) is performed at least under an operating point constraint, consisting in imposing that the section (N) of passage of the valve is equal to a predetermined value (N1, N2) at least once during a predetermined time interval atOmin, t0max], [tmin, t1max], [t2min, t2max], [t3min, t3max ]). 7. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon la revendication 6, dans lequel l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une pluralité de contraintes de point de fonctionnement ; et au moins deux desdits intervalles de temps prédéterminés ont un recouvrement temporel non nul.A method for designing a controllable valve according to claim 6, wherein the optimizing step a) is performed at least under a plurality of operating point constraints; and at least two of said predetermined time intervals have a non-zero time overlap. 8. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une pluralité de contraintes de point de fonctionnement ; et au moins deux desdits intervalles de temps prédéterminés s'étendent pendant des périodes de temps adjacentes.A method for designing a controllable valve according to claim 6 or 7, wherein the optimizing step a) is performed at least under a plurality of operating point constraints; and at least two of said predetermined time intervals extend for adjacent periods of time. 9. Procédé pour la conception d'une vanne commandable selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel l'étape a) d'optimisation est réalisée au moins sous une contrainte imposant une durée minimale entre au moins deux instants définissant des points de fonctionnement souhaités. 3035233 229. A method for designing a controllable valve according to any one of claims 6 to 8, wherein the optimization step a) is performed at least under a constraint imposing a minimum duration between at least two instants defining desired operating points. 3035233 22 10. Programme d'ordinateur comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur ou par un microprocesseur. 5A computer program comprising program code instructions for performing the steps of the method according to any one of claims 1 to 9 when said program is executed by a computer or a microprocessor. 5 11. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10A computer-readable recording medium on which a computer program is recorded including instructions for executing the steps of the method according to any one of claims 1 to 9. 12. Dispositif d'aide à la conception pour la conception d'une vanne commandable (121,122) adaptée pour être intégrée à une machine (100), le dispositif comprenant : a) un module d'optimisation, configuré pour déterminer une valeur 15 optimisée de paramètres de la machine vis-à-vis d'un critère prédéterminé en simulant un fonctionnement de celle-ci ; lesdits paramètres comprenant une pluralité de point de fonctionnement (P0,P1,P2,P3) souhaités pour la vanne, un point de fonctionnement étant défini par un instant (t0,t1,t2,t3) et une valeur associée (N0,N1,N2,N3) que la section 20 de passage de la vanne atteint audit instant pendant la simulation du fonctionnement de la machine ; b) un module de détermination de profil de manoeuvre de vanne, configuré pour déterminer un profil de manoeuvre (P) pour la vanne (121,122) en imposant à celui-ci de passer par ladite pluralité de points de 25 fonctionnement ; le profil de manoeuvre représentant les variations de la section (N) de passage de la vanne en fonction du temps (t) ; au moins un des points de fonctionnement étant un point de fonctionnement intermédiaire (P1,P2) concernant un instant (t1,t2) 30 pendant lequel la section (N) de passage de la vanne varie.A design assisting device for designing a controllable valve (121,122) adapted to be integrated with a machine (100), the device comprising: a) an optimization module configured to determine an optimized value parameterizing the machine with respect to a predetermined criterion by simulating an operation thereof; said parameters comprising a plurality of desired operating points (P0, P1, P2, P3) for the valve, an operating point being defined by an instant (t0, t1, t2, t3) and an associated value (N0, N1, N2, N3) that the passage section 20 of the valve reaches said instant during the simulation of the operation of the machine; b) a valve maneuver profile determining module configured to determine a maneuvering profile (P) for the valve (121, 122) by causing it to pass through said plurality of operating points; the maneuvering profile representing the variations of the passage section (N) of the valve as a function of time (t); at least one of the operating points being an intermediate operating point (P1, P2) relating to a time (t1, t2) during which the passage section (N) of the valve varies. 13. Machine (100), notamment un moteur de fusée, comprenant une vanne commandable (121,122) obtenue à l'aide du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.Machine (100), in particular a rocket motor, comprising a controllable valve (121, 122) obtained by means of the method according to any one of claims 1 to 9.
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