FR3078113A1 - Procede et dispositif de commande d'une baie multi-moteurs, programme d'ordinateur et support d'informations pour la mise en oeuvre du procede de commande - Google Patents

Procede et dispositif de commande d'une baie multi-moteurs, programme d'ordinateur et support d'informations pour la mise en oeuvre du procede de commande Download PDF

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Abstract

Procédé de commande d'une baie multi-moteurs (10), comprenant une pluralité de moteurs (Mi), dont au moins un moteur est orientable de manière à produire une poussée suivant une direction de poussée, la direction de poussée formant un angle de poussée (θ yi, θ zi) variable par rapport à un axe (x) de la baie, suivant lequel on détermine conjointement une commande d'une grandeur représentative de la force de poussée (Fi) pour chacun des moteurs, et une commande d'une grandeur représentative de l'angle de poussée (θ yi, θ zi) pour chaque moteur orientable.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne la commande des moteurs d'une baie multimoteurs. Une baie multimoteurs est définie ici comme un ensemble propulsif comprenant une pluralité de moteurs disposés de manière à pouvoir générer des forces qui s'ajoutent. L'invention vise plus particulièrement le cas où les moteurs sont des moteurs-fusées.
ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
Lorsqu'une baie multimoteurs fonctionne et assure la poussée d'un engin tel qu'une fusée, chacun des moteurs de la baie contribue à la poussée.
Comme des perturbations endogènes ou exogènes contribuent à faire fluctuer les poussées respectives fournies par les différents moteurs au cours du temps, il est nécessaire d'assurer une régulation de leurs poussées respectives pour assurer une poussée globale acceptable et correctement répartie, de telle sorte que la trajectoire de la fusée soit aussi proche que possible de la trajectoire souhaitée.
La majorité des procédés de commande connus du vecteur de la poussée d'une baie multi-moteurs sont des méthodes consistant à ne moduler que l'orientation des différents moteurs éventuellement en association avec une variation globale de la poussée, appliquée de façon identique sur chacun des moteurs, ou sur chacun des moteurs restants en cas de perte de l'un d'entre eux.
Avantageusement, ces méthodes permettent de faire face à des situations de modification de couple dues à des baisses de poussée d'un ou plusieurs moteurs. Cependant, les performances globales d'une telle stratégie ne sont pas optimales et elles peuvent conduire à orienter certains des moteurs suivant un angle de braquage excessif.
Aussi, hormis certaines situations favorables, aucun des procédés existants, qu'il s'agisse par la modulation globale de la force de poussée ou par la modulation de l'orientation d'un ou plusieurs moteurs, n'est donc pleinement satisfaisant pour assurer une commande optimisée d'une baie multi-moteurs, y compris dans des circonstances telles qu'une forte baisse de poussée voire l'arrêt d'un ou plusieurs moteurs.
OBJET ET RESUME DE L'INVENTION
Un premier objectif de l'invention est donc de proposer un procédé de commande d'une baie multi-moteurs permettant d'assurer la continuité de la mission, et notamment le maintien de la fusée suivant la trajectoire voulue, même en cas de défaillance ou d'arrêt d'un ou plusieurs moteurs de la baie.
Cet objectif est atteint grâce à un procédé de commande d'une baie multi-moteurs, comprenant une pluralité de moteurs, dont au moins un moteur est orientable de manière à produire une poussée suivant une direction de poussée, la direction de poussée formant un angle de poussée variable par rapport à un axe de la baie, suivant lequel on détermine conjointement une commande d'une grandeur représentative d'une force de poussée pour chacun desdits moteurs et une commande d'une grandeur représentative d'un angle de poussée pour chaque moteur orientable.
Dans la définition précédente, une 'grandeur représentative' d'une première variable est une deuxième variable dont la valeur détermine la valeur de la première variable. En particulier, la grandeur représentative de la première variable peut être la consigne d'un (ou plusieurs) actionneur(s), dans le cas où la position du ou des actionneurs impose la valeur que prend la première variable.
Par exemple, si un moteur orientable ne peut que pivoter autour d'un axe de rotation, et si l'angle de rotation du moteur dépend uniquement du degré d'extension d'un vérin qui sert à orienter le moteur, alors le degré d'extension du vérin est une grandeur représentative de l'angle de rotation du moteur. Dans ce cas, le procédé de commande permettrait de calculer le degré d'orientation du vérin, de manière à ajuster l'orientation du moteur de manière optimale.
La force de poussée et l'angle de poussée sont des grandeurs vectorielles, qui peuvent avoir, selon le cas, de une à trois composantes. L'angle de poussée est l'angle formé entre la direction de la force de poussée du moteur et l'axe de la baie.
Dans la baie multi-moteurs définie ci-dessus, le procédé de commande permet en général de commander tous les moteurs de la baie.
Cependant dans certaines circonstances, il peut être nécessaire de ne réguler qu'une partie des moteurs de la baie, par exemple pour le cas où un ou plusieurs de ces moteurs sont en panne.
Dans ce mode de fonctionnement, on détermine alors conjointement la commande d'une grandeur représentative d'une force de poussée et d'une grandeur représentative d'un angle de poussée uniquement pour une partie des moteurs, qui ne comprend pas la totalité des moteurs. Comme le procédé de commande est configuré pour déterminer conjointement une commande de la poussée et de l'angle de poussée pour au moins un des moteurs, il permet avantageusement d'optimiser la commande des moteurs. Ainsi, même en cas de défaillance ou même d'arrêt d'un ou plusieurs moteurs de la baie, il peut dans la mesure du possible établir des commandes de la baie permettant de réaliser la mission prévue, sans réduire inutilement la fiabilité de la baie notamment en augmentant inutilement la poussée des moteurs.
Tout en restant dans le cadre du procédé selon l'invention, de nombreuses méthodes de calcul ou de nombreux algorithmes peuvent être utilisés pour déterminer conjointement les commandes de la force de poussée et de l'angle de poussée des moteurs.
Ainsi dans un mode de mise en œuvre préférentiel, pour déterminer conjointement la commande de la grandeur représentative de la force de poussée pour chacun des moteurs et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée pour chaque moteur orientable, on réalise les étapes suivantes :
a) on résout un système d'équations exprimant l'égalité entre une consigne de force globale et de moment global de poussée attendus de la baie et une somme des forces de poussée et des moments de poussée respectifs desdits moteurs ; et
b) on détermine la commande d'une grandeur représentative de la force de poussée pour chacun des moteurs et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée pour chaque moteur orientable en fonction des composantes des forces de poussée individuelles des moteurs déterminées à l'étape a).
De préférence dans le système d'équations, l'orientation des moteurs se traduit uniquement par les valeurs des différentes composantes axiales des forces de poussée des moteurs. Par suite, le système d'équations avantageusement peut généralement être résolu par des opérations matricielles simples, sans que n'interviennent certaines non-linéarités qui pourraient résulter de l'utilisation des variables angulaires d'orientation des différents moteurs.
Dans un mode de mise en œuvre, pour résoudre le système d'équations à l'étape a), on minimise une fonctionnelle (c'est-à-dire une fonction fournissant comme valeur un nombre réel).
Par ailleurs, le procédé selon l'invention s'applique de préférence à une baie comprenant une pluralité de moteurs orientables.
Il s'applique notamment à une baie dont la pluralité de moteurs comprend ou est constituée par un groupe de N moteurs dont chacun des N moteurs est orientable par rotation autour d'un axe de rotation du moteur, l'axe de rotation de chacun des N moteurs étant fixe par rapport à la baie, et perpendiculaire ou non à l'axe de la baie.
Parmi les N moteurs, l'axe de rotation d'un ou de plusieurs desdits N moteurs peut notamment être dirigé suivant une direction radiale (passant par l'axe de la baie) ou au contraire suivant une direction circonférentielle.
Ainsi dans un mode de mise en œuvre, le procédé est appliqué à la commande d'une baie multi-moteurs dont les moteurs sont seulement orientables dans un plan méridien.
Dans un mode de mise en œuvre, en vue suivant l'axe de la baie, les axes de rotation de N-l desdits N moteurs forment des angles respectifs de (i-l)/N *360° par rapport à un axe de rotation d'un premier desdits N moteurs, avec i=2...N . Ils peuvent notamment être disposés dans une configuration axisymétrique dans laquelle les axes de rotation de deux moteurs adjacents forment un angle, en vue suivant l'axe de la baie, de 360°/N.
Dans un mode de mise en œuvre, le procédé est utilisé pour commander une baie multi-moteur dont la pluralité de moteurs comprend ou est constituée par un premier groupe de moteurs dans lequel chaque moteur est orientable uniquement par rotation autour d'un premier axe perpendiculaire à l'axe de la baie, et par un deuxième groupe de moteurs dans lequel chaque moteur est orientable uniquement par rotation autour d'un deuxième axe, perpendiculaire au premier axe et à l'axe de la baie.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les différentes étapes du procédé de commande défini précédemment sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé de commande tel que défini précédemment lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur et tout particulièrement sur un ordinateur de bord de gestion de la baie multimoteurs.
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 souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme, notamment de manière nontransitoire (ou 'permanente'). 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 dise) ou 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 en question.
Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un dispositif de commande d'une baie multi-moteurs permettant d'assurer la continuité de la mission, et notamment le maintien de la fusée suivant la trajectoire voulue, même en cas de défaillance ou d'arrêt d'un ou plusieurs moteurs de la baie.
Cet objectif est atteint grâce à un dispositif de commande pour la commande d'une baie multi-moteurs comprenant une pluralité de moteurs, dont au moins un moteur est orientable de manière à produire une poussée suivant une direction de poussée, la direction de poussée formant un angle de poussée variable par rapport à un axe de la baie, configuré pour déterminer conjointement une commande d'une grandeur représentative de la force de poussée pour chacun desdits moteurs et une commande d'une grandeur représentative de l'angle de poussée pour chaque moteur orientable.
Dans un mode de mise en œuvre préférentiel, le dispositif de commande comprend :
a) un module de résolution de systèmes d'équations, configuré pour résoudre un système d'équations exprimant l'égalité entre une consigne de force globale et de moment global de poussée attendus de la baie et une somme des forces de poussée et des moments de poussée respectifs desdits moteurs ; et
b) un module de détermination de commandes, configuré pour déterminer la commande d'une grandeur représentative de la force de poussée pour chacun desdits moteurs et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée pour chaque moteur orientable, en fonction des composantes des forces de poussée individuelles des moteurs déterminées par le module de résolution de systèmes d'équations.
Dans différents modes de réalisation, ie dispositif de commande peut comprendre tout ou partie des caractéristiques suivantes :
- le module de résolution de systèmes d'équations, pour résoudre ledit système d'équations, peut être configuré pour minimiser une fonctionnelle.
- le dispositif de commande peut être configuré de manière à, dans un mode de fonctionnement, déterminer conjointement une commande d'une grandeur représentative de la force de poussée et d'une grandeur représentative de l'angle de poussée uniquement pour une partie des moteurs, qui n'inclut pas la totalité des moteurs.
- le dispositif de commande peut être configuré pour prendre en compte le fait que ladite pluralité de moteurs comprend ou est constituée par un groupe de N moteurs dans lequel chacun des N moteurs est orientable uniquement par rotation autour d'un axe de rotation du moteur ; l'axe de rotation de chacun des N moteurs étant fixe par rapport à la baie ; et en vue suivant l'axe de poussée de la baie, les axes de rotation de N-l desdits N moteurs forment des angles respectifs de (i-l)/N *360° par rapport à un axe de rotation d'un premier desdits N moteurs, avec i=2...N.
L'invention enfin concerne également une baie multimoteurs, comprenant au moins un dispositif de commande tel que défini précédemment.
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 dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'un engin spatial comprenant une baie multi-moteurs dans un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective de la baie de la figure 1 ;
- la figure 3 est une représentation schématique du vecteur force représentant la poussée d'un des moteurs de la baie de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique de l'architecture fonctionnelle d'un dispositif de commande dans un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est une vue schématique de l'architecture matérielle d'un dispositif de commande dans un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une vue schématique montrant les axes de rotation des moteurs d'une baie multi-moteurs, en vue suivant l'axe de la baie, dans un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 7 est une vue schématique montrant les axes de rotation des moteurs d'une baie multi-moteurs, en vue suivant l'axe de la baie, dans un troisième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Un exemple de mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention va maintenant être présenté. Le procédé est mis en œuvre pour commander une baie 10 d'une fusée partiellement représentée sur la figure 1.
La baie 10 comporte 9 moteurs M1..M9, référencés collectivement Mi 0=1..9).
Les moteurs Ml à M8 sont répartis de manière axisymétriques autour de l'axe longitudinal x de la baie 10, et le moteur M9 est placé sur l'axe x de la baie.
La baie 10 est représentée dans un repère orthogonal x-y-z sur la figure 2. Ce repère est centré sur le centre de gravité de la baie 10.
Sur la figure 2 est représenté le centre de gravité G de la fusée, à l'instant considéré. Le point G est situé à une distance LG au-dessus du plan médian YZ de la baie, distance qui varie au fil du temps du fait que les réservoirs d'ergol de la fusée se vident progressivement.
La distance LP est la distance entre le point d'application P de la force de poussée globale F des moteurs de la fusée (situé dans le plan YZ) et le centre de la baie.
Chacun des moteurs Mi développe une poussée Fi (i=l.,9). La somme des forces de poussée Fi est la force résultante F citée précédemment, qui passe par le point P.
Chacun des moteurs Mi est orientable grâce à des vérins non représentés.
Dans un premier mode de réalisation, chacun de ces moteurs Mi est orientable suivant deux angles Oyi, θζΐ dits 'angles de poussée' des moteurs ; la force de poussée exercée par chaque moteur est dirigée suivant l'axe du moteur et par conséquent suivant la direction définie par les angles 6yi et θζΐ. ©yi définit l'angle entre la direction de poussée Fi du moteur Mi et l'axe x, en projection dans le plan xz, et θζΐ définit l'angle entre la direction de poussée du moteur Mi et l'axe x, en projection dans le plan xy. Lorsque les deux angles de poussée sont nuis (0yi = θζΐ = 0), la force de poussée est orientée suivant l'axe x.
Dans un autre mode de réalisation, la moitié des moteurs (formant un premier groupe de moteurs) est orientable par rotation seulement autour de l'axe Y (angle Qyi), tandis que l'autre moitié des moteurs (formant un deuxième groupe de moteurs) est orientable par rotation seulement autour de l'axe Z (angle θζΐ).
La figure 3 (qui correspond au premier de ces modes de réalisation) représente un exemple d'orientation du moteur Ml (les autres moteurs et le reste de la baie ne sont pas représentés). La force de poussée Fl est représentée dans une direction arbitraire. La force Fl indique l'orientation du moteur Ml ; la connaissance de ses composantes Fxl, Fyl et Fzl permet de calculer l'orientation du moteur (angles 0yl, θζΐ), comme cela va être expliqué plus loin.
La commande de la baie 10 est réalisée en déterminant conjointement les consignes de poussée et d'angle de poussée de chacun des moteurs Mi de la manière suivante :
Dans le mode de mise en œuvre présenté, on fait l'hypothèse que la distance LG est très grande par rapport à la distance LP, c'est-à-dire que le centre de gravité de la fusée est situé à une grande distance au-dessus de la baie 10. Par conséquent, pour le calcul des moments, on fait l'approximation que la résultante F des forces de poussées Fi est appliquée au centre de la baie (à l'origine du repère, Fig.2), plutôt qu'en son point d'application réel P.
Naturellement, l'invention peut être mise en œuvre sans faire cette approximation ; tout système d'équations approprié exprimant l'évolution ou les valeurs des angles de poussée en fonction des forces de poussée peut être pris en compte.
En prenant en compte l'approximation qui a été faite, on établit alors le système d'équations SI suivant :
( Fx = XFxi
Ey = Σ Fyi
ZÇ1 A FZ = Σ Fzi k } Μχ =-Σζι* Fyi + Xy^ Fzi k * Fz = Σζϊ * FXi + Σ Xg * Fzi
-Lg * Fy = -Σ?ί * Fxi - ΣΧβ * Fyi
Dans ce système d'équations :
Fx, Fy, Fz sont les composantes axiales de la force de poussée globale demandée ;
Fxi, Fyi, Fzi sont les composantes axiales des forces de poussée des différents moteurs Mi ;
Mx est le moment suivant l'axe x de la force de poussée globale demandée ; Lg désigne la distance entre le centre de gravité G de la fusée et le point d'application de la force de poussée globale F des moteurs Mi, à savoir, suite à l'approximation qui a été faite, le centre de la baie 10.
yi, zi sont les coordonnées des moteurs exprimées dans un repère centré sur le centre de la baie (M9).
Le système SI exprime donc le fait que la force de poussée globale (force F définie par ses composantes axiales Fx,Fy,Fz) est égale à la somme des poussées individuelles des différents moteurs ; et que le moment des forces appliquées à la fusée au point P est égal à la somme des moments appliqués à la fusée par les différents moteurs, respectivement au point de fixation de chacun des moteurs. Les composantes du moment global appliqué à la fusée calculé au point G sont Mx, Lg * Fz et -I_g * Fy, où Lg désigne la distance entre le centre de gravité G de la fusée et le point d'application de la force de poussée globale F des moteurs Mi.
Le système d'équations SI s'écrit sous forme matricielle de la manière suivante :
Fxl-
fx 1 rl - 1 0 - 0 0 - o- JT
Py 0 - 0 1 ··· 1 0 ... 0 ?x9 F .
Fz 0 ... 0 0 ··· 0 1 ... 1 Fyl
Mx — 0 ... 0 -zt ··· -z9 7i ·” 79 * JT
Z1 ··· z9 0 - 0 Xg - XG byg Π
LG * Fy_ -7i · 79 xc · 0 ... 0. Γζΐ
-Fz9-
En prenant les trois lignes du bas de cette équation, on peut extraire de cette équation matricielle globale une équation concernant seulement les moments :
Mp — M * FXyzi dans laquelle le vecteur colonne Fxyzi est le vecteur transposé du vecteur (Fxl,Fx2,..Fx9,Fyl,Fy2,..Fy9,Fzl,Fz2,..Fz9).
Le vecteur colonne Fxyzi va maintenant pouvoir être calculé en résolvant le système d'équation ci-dessus, issu d'une optimisation intégrant certaines contraintes. On obtient donc ainsi les composantes axiales Fxi, Fyi, Fzi suivant les différents axes x,y,z, pour les différents moteurs i=1..9, des forces de poussée F1-F9 des moteurs.
Le système SI présente un nombre élevé de degrés de liberté (27 ici) pour 6 équations (un torseur) à satisfaire.
Afin de permettre la résolution de ce système, on ajoute des équations de manière à prendre en compte des contraintes supplémentaires.
Ces contraintes peuvent notamment traduire le fait que les grandeurs représentatives des forces de poussée ou des angles de poussée sont nécessairement limitées à un certain domaine.
Ces contraintes peuvent notamment s'exprimer sous forme d'inégalités, comme notamment des valeurs minimales et maximales de la force de poussée, et/ou des valeurs maximales d'angle de poussée.
Une de ces contraintes peut s'exprimer par exemple sous la forme :
(0yi2 + θζί2) < θίπιαχ dans laquelle ©yi et ©zi sont deux angles de poussée par rapport respectivement à deux directions perpendiculaires y et z, pour un moteur i, et ©i_max représente un seuil d'inclinaison maximale pour le moteur i.
La résolution du système d'équations SI peut se faire notamment en maximisant ou minimisant la valeur d'une fonctionnelle. Cette fonctionnelle est généralement choisie en fonction d'un objectif poursuivi. On peut par exemple choisir les objectifs suivants :
: Homogénéiser les forces de poussée des moteurs
Dans ce cas, on cherche à minimiser la fonctionnelle J qui est égale à la différence entre la force de poussée la plus élevée et la force de poussée la plus faible :
On cherche donc : Min [J] = Min (| Maxi [Fi] - Minj (Fj) |) (les indices i et j correspondant successivement à l'ensemble des moteurs de la baie.) : Minimiser l'angle d'inclinaison maximal des moteurs
On cherche alors par exemple à minimiser une fonctionnelle J qui est égale à l'angle d'inclinaison maximal des moteurs, c'est-à-dire qui est égale à l'angle d'inclinaison du moteur le plus incliné.
On cherche donc : Min (J) = Min (Max i /(fiyi2 + θζϊ2) ] : Avoir une répartition des angles de poussée et/ou des poussées des moteurs la plus symétrique ou régulière possible.
Pour atteindre un tel objectif, une méthode consiste par exemple à minimiser l'écart entre des points représentant des extrémités des vecteurs représentant les forces de poussée et le plan moyen de ces différents points.
Cette méthode est illustrée par la figure 1.
Sur cette figure, pour chacun des moteurs on a représenté par un vecteur (vecteurs F1-F9) la force de poussée qu'il développe. Pour faciliter la compréhension, on s'est placé dans un cas où toutes les forces de poussée sont dirigées suivant l'axe de la baie X. Les extrémités des vecteurs F1-F9 sont des points T1-T9. Le plan moyen des points P1-P9 est un plan P. Les points d'intersection entre les axes des vecteurs F1-F9 et le plan P sont des points P1-P9 ; ces points sont situés sur un cercle faisant partie du plan P ; ce cercle est représenté en pointillés sur la figure 1.
Les écarts (distances) entre les points P1-P9 et les points T1-T9 correspondants sont notés dl-d9.
Dans la méthode proposée, pour avoir une répartition des angles de poussée des moteurs et des poussées des moteurs la plus régulière possible, on cherche à minimiser les écarts dl-d9.
On cherche donc par exemple : Min (JJ = Min (Σ i (di2) )
On peut chercher également à minimiser l'angle formé entre la normale au plan P et l'axe de la baie. De nombreuses autres fonctionnelles peuvent être envisagées.
Enfin, on prend en compte les relations suivantes reliant les forces de poussée aux angles de poussée des différents moteurs :
i Fi = Fxi
Prenant en compte les différentes contraintes et relations indiquées cidessus, on résout alors le système d'équations (SI), par toute méthode appropriée. La résolution du système d'équations est faite, le cas échéant, de manière à maximiser ou minimiser la valeur de la fonctionnelle choisie comme contrainte.
L'architecture d'un dispositif de commande 2 dans un mode de réalisation de l'invention va maintenant être présentée en relation avec les figures 4 et 5.
Ces figures présentent respectivement l'architecture fonctionnelle et l'architecture matérielle du dispositif de commande 2.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de commande 2 comporte deux modules fonctionnels : un module 21 de résolution de systèmes d'équations, et un module 22 de détermination de commandes. Ces deux modules sont des modules logiciels implémentés par le dispositif de commande 2 pour permettre l'élaboration des commandes des moteurs Mi de la baie.
Les modules 21 et 22 sont configurés pour mettre en œuvre le procédé décrit précédemment, de manière itérative. A chaque pas de temps, les forces de poussée Fi sont déterminées par le module 21 de résolution de systèmes d'équations. Ensuite, le module 22 de détermination de commandes détermine, en temps réel, les commandes des différents moteurs M1-M9. Pour cela, il détermine notamment, pour chacun des moteurs, la commande d'une grandeur représentative de la force de poussée Fi et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée (0yi, θζΐ), en fonction des forces de poussée individuelles Fi (et surtout leurs composantes Fxi,Fyi,Fzi).
Pour permettre le fonctionnement du module de résolution de systèmes d'équations et le module de détermination des orientations des moteurs (0yi, Ozi), le dispositif de commande 2 dispose de l'architecture matérielle d'un ordinateur, telle qu'illustrée schématiquement à la figure 5. 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 avec d'autres composants de la baie multi-moteurs 10, notamment les calculateurs de moteur (non représentés). Ces éléments matériels sont éventuellement partagés avec d'autres unités de régulation de la baie 10.
La mémoire morte 6 du dispositif 2 de contrôle 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 de contrôle conforme à l'invention décrites maintenant en référence à la figure
5.
Deux exemples de baies multi-moteurs 10 selon l'invention vont maintenant être décrits en relation avec les figures 6 et 7.
Chacune des baies 10 présentées par ces figures comporte 7 moteurs M1..M7, référencés collectivement Mi (i=1..7).
Les moteurs Ml à M6 sont répartis de manière axisymétriques sur un cercle C coaxial avec l'axe longitudinal X de la baie 10, et le moteur M7 est centré sur le centre de ce cercle.
Sur les figures 6 et 7, chacune des baies 10 est représentée en vue suivant son axe X. Pour chaque baie sont représentés essentiellement les moteurs, chacun étant représenté par un cercle. Dans chacune des baies, le moteur central M7 est fixe, alors que les moteurs périphériques sont orientables.
La baie 10 représentée sur la Fig.6 comporte ainsi un groupe de six moteurs orientables Mi (i=1..6). Chacun de ces moteurs est orientable par rotation autour d'un axe de rotation Ai du moteur. Chacun des axes de rotation Ai est fixe par rapport à la baie, perpendiculaire à l'axe X de la baie et est orienté suivant une direction circonférentielle tangente au cercle C, qui passe par le centre de gravité (noté également Mi) du moteur Mi concerné.
En vue suivant l'axe de la baie, par rapport à l'axe de rotation du premier moteur Ml, les axes de rotation des 5 moteurs Mi suivants (i=2...6) forment des angles a; de i/6 *360° avec i=2...6. Les moteurs Mi sont ainsi disposés dans une configuration axisymétrique, dans laquelle les axes de rotation de deux moteurs adjacents Mi, Mi+1 forment un angle, en vue suivant Taxe de la baie, de 360°/6 soit 60°.
Une autre configuration des moteurs Mi (i = 1..6) est présentée par la figure 7.
Dans la baie 10 représentée sur cette figure, chacun des 6 moteurs Mi (1=1..6) comme précédemment est orientable autour d'un axe de rotation fixe perpendiculaire à l'axe X.
Cependant, les moteurs de la baie 10 de la Fig.7 peuvent être regroupés en deux groupes Gl, G2 qui sont agencés de manière à pouvoir pivoter suivant des directions qui correspondent à deux logiques différentes.
Le groupe Gl regroupe les moteurs servant à l'orientation de la fusée sur laquelle la baie 10 est montée. Ce sont les trois moteurs Ml, M3 et M5. L'axe de rotation de chacun de ces moteurs est dirigé suivant une direction circonférentielle ; en l'occurrence, tangente au cercle C passant par les centres de gravité des moteurs du groupe Gl. Les axes de rotation des moteurs M3 et M5 forment des angles respectivement de 120° (360°/3) et 240° (360° x 2/3) par rapport à l'axe Al du moteur Ml.
Le groupe G2 regroupe les moteurs servant à faire tourner la fusée sur elle-même. Ce sont les trois moteurs M2, M4 et M6. L'axe de rotation de chacun de ces moteurs est dirigé suivant une direction radiale (passant par l'axe X de la baie). Les axes de rotation des moteurs M4 et M6 forment des angles respectivement de 120° (360°/3) et 240° (360° x 2/3) par rapport à l'axe A2 du moteur M2. Les moteurs du groupe G2 permettent de mettre la fusée en rotation autour de son axe X afin notamment de la stabiliser.
Naturellement, bien d'autres configurations des moteurs, notamment quant à leurs possibilités d'orientation peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de commande d'une baie multi-moteurs (10), comprenant une pluralité de moteurs (Mi) dont au moins un moteur est orientable de manière à produire une poussée suivant une direction de poussée, la direction de poussée formant un angle de poussée (0yi, θζΐ) variable par rapport à un axe (x) de la baie, dans lequel on détermine conjointement une commande d'une grandeur représentative d'une force de poussée (Fi) pour chacun desdits moteurs et une commande d'une grandeur représentative d'un angle de poussée (Oyi, Ozi) pour chaque moteur orientable.
  2. 2. Procédé de commande selon la revendication 1 dans lequel, pour déterminer conjointement la commande de la grandeur représentative de la force de poussée (Fi) et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée (Oyi, Ozi) pour chaque moteur orientable, on réalise les étapes suivantes :
    a) on résout un système d'équations (SI) exprimant l'égalité entre une consigne de force globale (F) et de moment global de poussée attendus de la baie (10) et une somme des forces de poussée (Fi) et des moments de poussée respectifs desdits moteurs (Mi) ; et
    b) on détermine la commande d'une grandeur représentative de la force de poussée (Fi) pour chacun des moteurs et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée (Oyi, Ozi) pour chaque moteur orientable en fonction des composantes (Fxi,Fyi,Fzi) des forces de poussée individuelles (Fi) des moteurs déterminées à l'étape a).
  3. 3. Procédé de commande selon la revendication 1 dans lequel pour résoudre le système d'équations (SI) à l'étape a), on minimise une fonctionnelle (J).
  4. 4. Procédé de commande selon la revendications 1 à 3, dans lequel dans un mode de fonctionnement, on détermine conjointement une commande d'une grandeur représentative d'une force de poussée (Fi) et d'une grandeur représentative d'un angle de poussée (Oyi, Ozi) uniquement pour une partie des moteurs, qui n'inclut pas la totalité des moteurs.
  5. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite pluralité de moteurs comprend ou est constituée par : un groupe (G1,G2) de N moteurs (Mi) dans lequel chacun des N moteurs est orientable par rotation autour d'un axe de rotation (Ai) du moteur ; l'axe de rotation (Ai) de chacun des N moteurs (Mi) étant fixe par rapport à la baie, ; et en vue suivant l'axe de la baie, les axes de rotation (Ai) de N-l desdits N moteurs forment des angles respectifs de (i-l)/N *360° par rapport à un axe de rotation d'un premier desdits N moteurs, avec i=2.„N.
  6. 6. Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  7. 7. Support d'informations lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication 6.
  8. 8. Dispositif de commande pour la commande d'une baie multimoteurs (10) comprenant une pluralité de moteurs (Mi) dont au moins un moteur est orientable de manière à produire une poussée suivant une direction de poussée, la direction de poussée formant un angle de poussée (0yi, θζί) variable par rapport à un axe (x) de la baie, configuré pour déterminer conjointement une commande d'une grandeur représentative de la force de poussée pour chacun desdits moteurs et une commande d'une grandeur représentative de l'angle de poussée (Qyi, θζί) pour chaque moteur orientable.
  9. 9. Dispositif de commande selon la revendication 8, comprenant :
    a) un module (21) de résolution de systèmes d'équations, configuré pour résoudre un système d'équations (SI) exprimant l'égalité entre une consigne de force globale (F) et de moment global de poussée (M) attendus de la baie (10) et une somme des forces de poussée (Fi) et des moments de poussée respectifs desdits moteurs (Mi) ; et
    b) un module (22) de détermination de commandes, configuré pour déterminer la commande d'une grandeur représentative de la force de poussée (Fi) pour chacun desdits moteurs et la commande de la grandeur représentative de l'angle de poussée (0yi, θζί) pour chaque moteur orientable en fonction des composantes (Fxi,Fyi,Fzi) des forces de poussée individuelles (Fi) des moteurs déterminées par le module (21) de résolution de systèmes d'équations.
  10. 10. Dispositif de commande selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le module (21) de résolution de systèmes d'équations, pour résoudre le système d'équations (SI), est configuré pour minimiser une fonctionnelle.
  11. 11. Dispositif de commande selon la revendication 6 ou 7, configuré de manière à, dans un mode de fonctionnement, déterminer conjointement une commande d'une grandeur représentative de la force de poussée (Fi) et d'une grandeur représentative de l'angle de poussée (Gyi, θζϊ) uniquement pour une partie des moteurs, qui n'inclut pas la totalité des moteurs.
  12. 12. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, configuré pour prendre en compte le fait que ladite pluralité de moteurs comprend ou est constituée par :
    un groupe (G1,G2) de N moteurs (Mi) dans lequel chacun des N moteurs est orientable uniquement par rotation autour d'un axe de rotation (Ai) du moteur ; l'axe de rotation (Ai) de chacun des N moteurs (Mi) étant fixe par rapport à la baie ; et en vue suivant l'axe de poussée de la baie, les axes de rotation (Ai) de N-l desdits N moteurs forment des angles respectifs de (i-l)/N *360° par rapport à un axe de rotation d'un premier desdits N moteurs, avec i=2...N.
  13. 13. Baie multimoteurs, comprenant au moins un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 8 à 12.
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