FR3089578A1 - Procédé de contrôle d’un vérin - Google Patents
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Abstract
Procédé de contrôle d’un vérin Procédé de contrôle d’un vérin (12) comprenant des étapes selon lesquelles on fournit un vérin comprenant un piston (22), une servovalve (14) et un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un premier capteur de position (28) et un second capteur de position (30), on réalise des mesures de position (X1,X2) du piston simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur de position, on détermine au moins une première vitesse de déplacement (v1) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position, on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement (v2) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position, et on compare chacune des première et seconde vitesses déterminées de déplacement (v1,v2) du piston avec une vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de position le plus fiable. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
Description
Titre de l'invention : Procédé de contrôle d’un vérin
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne le domaine du contrôle des vérins, et notamment des vérins permettant d’actionner des organes mobiles d’une turbomachine à géométrie variable.
[0002] Dans le domaine de l’aéronautique, les turbomachines des aéronefs comprennent des organes appelés « géométries variables ». Une géométrie variable d’une turbomachine telle qu’un turboréacteur est un organe mobile dont la position peut être commandée pour agir sur la circulation d’un fluide dans le turboréacteur, par exemple sur le flux de gaz dans la veine de flux primaire d’un turboréacteur à double flux, afin de contrôler le comportement du turboréacteur. Les géométries variables peuvent être par exemple des vannes ou des aubes mobiles, telles que des vannes de décharge d’air aussi communément désignées par VBV (pour Variable Bleed Valve) ou des aubes d’un aubage statorique à calage variable. Les vannes peuvent être aussi des vannes de réglage de débit d’air de refroidissement de carters de turbines, dans un système de réglage des jeux aux sommets des aubes de turbine par rétractation thermique des carters, afin d’optimiser la consommation de carburant.
Technique antérieure
[0003] Les vérins comprennent traditionnellement un piston mobile en translation dans un corps de vérin. On connaît des vérins munis de capteurs de position et commandés par des servovalves, afin d’asservir la position du piston dans le corps dudit vérin. Un tel ensemble formé par un vérin, une servovalve et une pluralité de capteurs de position est également appelé servovérin. La servovalve forme un organe de contrôle du vérin, par exemple configuré pour réguler la pression ou le débit de fluide alimentant ledit vérin, afin de réguler la position du piston dans le corps du vérin.
[0004] Il est connu d’utiliser des dispositifs de mesure afin de mesurer la position du piston dans le corps du vérin. Lesdits dispositifs de mesure comprennent traditionnellement, et pour des raisons de sécurité, deux capteurs de position redondants configurés pour mesurer simultanément et indépendamment l’un de l’autre la position dudit piston. La position du piston dans le corps du vérin est alors généralement régulée à partir d’une moyenne des mesures de position du piston fournies par les deux capteurs de position.
[0005] Un inconvénient de ce type de procédé est qu’en cas de panne ou de dérèglement d’un des deux capteurs de position entraînant des dérives ou des biais d’amplitudes, l’asservissement de la position du piston dans le corps du vérin est perturbé, ceci même dans les cas où ladite moyenne n’est que légèrement impactée. En conséquence, la position du piston dans le corps du vérin n’est pas régulée précisément. Ainsi, lorsque le vérin est utilisé pour actionner des géométries variables d’une turbomachine telles que par exemple des VSV (pour Variable Stator Valve) qui sont des aubes à calage variable dans un aubage statorique (appelé redresseur) d’un compresseur haute pression, ceci entraîne des perturbations dans le contrôle desdites aubes qui ont la forme d’ailettes, risquant de les endommager, notamment du fait que le compresseur risque d’amorcer un pompage. Le contrôle de la turbomachine elle-même est également perturbé par le déficit de contrôle des VSV ou encore des VBV, risquant d’entraîner des pertes de contrôle en puissance (Loss of Thrust Control en langue anglaise), ce qui n’est pas souhaitable.
Exposé de l’invention
[0006] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de contrôle d’un vérin remédiant aux problèmes précités.
[0007] Pour ce faire, l’invention porte sur un procédé de contrôle d’un vérin, comprenant des étapes selon lesquelles :
- on fournit un vérin comprenant un corps de vérin et un piston mobile en translation à l’intérieur du corps de vérin;
- on fournit une servovalve configurée pour réguler l’énergie fournie audit vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le corps du vérin;
- on fournit un dispositif de mesure ayant au moins un premier capteur de position et un second capteur de position ;
- on réalise des mesures de position du piston dans le corps de vérin simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur de position;
- on détermine au moins une première vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position ;
- on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position ; et
- on compare chacune des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de position le plus fiable.
[0008] De manière non limitative, le vérin peut être un vérin pneumatique ou hydraulique et est de préférence un vérin double effet. Toujours de manière non limitative, le vérin peut être utilisé pour actionner des aubes à calage variable dans un aubage statorique d’un compresseur haute pression d’une turbomachine.
[0009] La servovalve contrôle l’alimentation du vérin, par exemple en fluide, à partir d’un signal de commande électronique qu’elle reçoit en entrée, afin de commander le déplacement du piston dans le corps du vérin et de réguler la position dudit piston.
[0010] Chacun des capteurs de position forme un organe de mesure distinct. De manière non limitative, il peut s’agir de capteurs de position inductifs ou magnétiques. Ces capteurs de position peuvent être des capteurs électroniques passifs de déplacements linéaires (ou LVDT, pour Linear Variable Differential Transformer en langue anglaise).
[0011] L’ensemble formé par le vérin, la servovable et le dispositif de mesure forme un servo-vérin permettant d’asservir la position du vérin dans le corps de vérin. En d’autres mots, la position du vérin est corrigée à partir des mesures de position fournies par les capteurs et d’une consigne de position du piston.
[0012] Les premier et second capteurs de position sont identiques et placés dans des conditions de mesure similaires afin de réaliser les mesures de position du piston. Ces mesures sont effectuées au même instant. Aussi, en fonctionnement normal des deux capteurs de position, les mesures de position qu’ils fournissent sont sensiblement identiques.
[0013] La vitesse modélisée ou prédéterminée sert de référence et est considérée comme étant la vitesse réelle et exacte du piston, qui serait mesurée par un capteur de position parfait.
[0014] Par capteur de position le plus fiable, on entend le capteur de position dont les mesures de position sont les plus précises et les plus conformes à la position réelle du piston dans le corps de vérin. Le capteur de position le plus fiable est celui fournissant des mesures de position permettant de déterminer une vitesse de déplacement du piston la plus proche de la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée.
[0015] Afin de les comparer, les première et seconde vitesses de déplacement et la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston sont avantageusement considérées dans des conditions de fonctionnement similaires, par exemple en réponse à un signal de commande de la servovalve donné.
[0016] Le procédé selon l’invention permet d’identifier le capteur de position le plus fiable rapidement, précisément et avec un minimum de mesures à réaliser. Il est alors possible de réguler la position du piston à partir des mesures de position fournies par ledit capteur de position identifié comme étant le plus fiable. L’asservissement de la position du piston est donc amélioré par rapport aux procédés de l’art antérieur dans lesquels la position du piston est régulée à partir d’une moyenne des mesures de position des deux capteurs de position.
[0017] La position du piston est contrôlée plus précisément de sorte que le procédé selon l’invention réduit le risque d’endommagement d’au moins une géométrie variable actionnée par le vérin dans la turbomachine. Le procédé selon l’invention permet en outre de s’affranchir des pertes de contrôle en puissance.
[0018] Un intérêt du procédé selon l’invention est également de cibler un capteur de position défectueux parmi les deux capteurs de position, afin de ne pas réguler la position du piston à partir des mesures de position fournies par ce capteur défectueux et éventuellement de le remplacer.
[0019] L’identification du capteur de position défectueux permet en outre d’aider la maintenance et apporte ainsi un gain de temps substantiel, puisqu’il n’y a plus besoin de rechercher la panne par d’autres moyens.
[0020] Dans la variante où les première et seconde vitesses de déplacement du piston sont comparées avec une vitesse de déplacement modélisée du piston, ladite vitesse de déplacement modélisée du piston est de préférence déterminée à partir d’un modèle préétabli de fonctionnement de l’ensemble formé par la servovalve et le vérin. Ce modèle est considéré comme traduisant le fonctionnement normal, sans incident, de cet ensemble. Ce modèle de vitesse du piston a notamment pour avantage d’être très précis et facile à mettre en œuvre, et en particulier beaucoup plus précis et facile à mettre en œuvre que les modèles de position du piston du vérin.
[0021] En effet, l’ensemble formé de la servovalve et du vérin se comporte comme un intégrateur. Aussi, il est difficile d’estimer la position du piston à partir d’un modèle de position et de comparer des positions mesurées à une telle position modélisée. La comparaison des vitesses de déplacement du piston, obtenues à partir de mesures de position, avec une vitesse de déplacement modélisée est plus aisée.
[0022] L’utilisation d’une vitesse modélisée permet donc d’identifier plus rapidement et efficacement le capteur de position le plus fiable.
[0023] Dans la variante où les première et seconde vitesses de déplacement du piston sont comparées avec une vitesse de déplacement prédéterminée du piston, ladite vitesse de déplacement prédéterminée peut être extraite d’une table de valeurs caractéristiques de vitesses de déplacement du piston, par exemple dans des conditions normales de fonctionnement. Cette vitesse de déplacement prédéterminée peut être stockée dans une mémoire interne du dispositif de mesure.
[0024] De préférence, on répète les étapes de détermination des première et seconde vitesses de déplacement du piston sur une durée choisie de manière à déterminer une pluralité de premières et secondes vitesses de déplacement du piston. On compare alors l’ensemble des premières et secondes vitesses ainsi déterminées de déplacement du piston avec une pluralité de vitesses de déplacement modélisées ou prédéterminées du piston.
[0025] De préférence, la comparaison desdites première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec ladite vitesse de déplacement prédéterminée ou modélisée du piston comprend une étape de calcul d’un facteur de comparaison R et la détermination du signe dudit facteur de comparaison. De manière non limitative, un facteur de comparaison positif indique que le premier capteur de position est le plus fiable et un facteur de comparaison négatif indique que le second capteur de position est le plus fiable ou inversement.
[0026] De préférence, le facteur de comparaison R est calculé d’après l’équation suivante : [Math.l]
^.2 Wnodl
R= Jl l’l - Vmodl - f
[0027] Où Vi et v2 sont les première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston dans le corps du vérin et vmod est la vitesse de déplacement prédéterminée ou modélisée du piston.
[0028] L’intégration se fait de préférence sur une période de temps choisie, de sorte que le facteur de comparaison traduit une comparaison des première et seconde vitesses de déplacement du piston avec la vitesse de déplacement modélisée du piston sur ladite période de temps choisie. L’utilisation de l’intégrale permet de s’affranchir des aberrations de mesure et du bruit pouvant apparaître lors de la détermination desdites première et seconde vitesses de déplacement du piston. La précision de la comparaison et donc l’identification du capteur de position le plus fiable sont donc améliorées.
[0029] Le facteur de comparaison est de préférence conservé en mémoire.
[0030] Avantageusement, le piston est configuré pour délimiter une première chambre et une seconde chambre à l’intérieur du corps de piston et la vitesse de déplacement modélisée du piston est fonction d’une différence de pression modélisée entre lesdites première et seconde chambres.
[0031] Dans le cas où le vérin est utilisé comme actionneur au sein d’une turbomachine comprenant une chambre d’injection, la différence de pression modélisée peut être fonction d’un débit modélisé de carburant injecté dans la chambre de combustion de la turbomachine ainsi que de la pression en amont de la chambre de combustion.
[0032] De préférence, la vitesse de déplacement modélisée du piston est fonction d’un courant d’alimentation de la servovalve. Ce courant est également appelé courant de wrap.
[0033] De manière avantageuse, la vitesse de déplacement modélisée du piston est fonction d’un courant d’équilibre déterminé par application d’une fonction de filtrage du premier ordre audit courant d’alimentation de la servovalve. L’utilisation dudit courant d’équilibre permet d’obtenir un modèle de vitesse de déplacement du piston particulièrement précis.
[0034] La vitesse de déplacement modélisée du piston est de préférence déterminée d’après la relation suivante :
[Math.2] mod eg.
[0035] où i est le courant d’alimentation de la servovalve, ieq est le courant d’équilibre, ΔΡ est la différence de pression modélisée entre lesdites première et seconde chambres. K est un gain pouvant être déterminé par régression linéaire à partir de la vitesse de déplacement modélisée du piston, du courant d’alimentation de la servovalve et de ladite différence de pression.
[0036] Préférentiellement, on réalise une étape préalable de détection de la présence d’au moins un capteur de position défectueux et on réalise l’étape de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston lorsque la présence d’un capteur de position défectueux est détectée.
[0037] Par défectueux, on entend un capteur de position dont les mesures de position du piston du vérin sont particulièrement aberrantes par rapport à la position réelle du piston dans le corps du vérin et ne sont donc pas satisfaisantes. Il peut notamment s’agir d’un capteur de position en panne, déréglé ou mal calibré. La panne d’un capteur de position entraîne généralement une dérive des mesures de position qu’il fournit.
[0038] L’étape de comparaison permet d’identifier le capteur de position fournissant les mesures de position du piston les plus précises et les plus conformes avec la position réelle du piston dans le corps du vérin, parmi les deux capteurs de position. Si un capteur de position est défectueux tandis que l’autre fonctionne correctement, le capteur de position fonctionnant correctement sera identifié comme étant le plus fiable. Dans le cas où les deux capteurs de position sont défectueux, le capteur de position le moins défectueux sera identifié comme étant le plus fiable.
[0039] L’étape de détection permet de ne réaliser l’étape de comparaison que lorsqu’une panne d’un des capteurs de position est détectée. Ceci permet de ne pas réaliser l’étape de comparaison de manière permanente et d’identifier le capteur de position le plus fiable uniquement lorsque cela est nécessaire. Un intérêt est d’économiser des ressources de calcul. En outre, l’étape de comparaison n’est réalisée que sur un intervalle de temps restreint, facilitant l’identification de la panne, à partir d’un nombre réduit de mesures de position du piston. L’identification du capteur de position le plus fiable est améliorée.
[0040] De manière non limitative, la présence d’un capteur de position défectueux peut être détectée par l’observation de mesures de position particulièrement aberrantes fournies par l’un des capteurs de position ou encore par l’observation d’une défaillance ou d’un incident dans le contrôle de la position du piston du vérin. L’étape de détection permet avantageusement de détecter une défaillance ou un dérèglement très léger d’un des capteurs, par exemple de faibles biais d’amplitudes ou des dérives lentes.
[0041] De préférence, on détecte la présence d’un capteur de position défectueux à partir des mesures de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de position et avec le second capteur de position. La présence d’un capteur de position défectueux est avantageusement détectée par observation d’une divergence entre lesdites mesures de position du piston fournies par les deux capteurs de position.
[0042] Encore de préférence, l’étape de détection de la présence d’un capteur de position défectueux comprend une étape selon laquelle on détermine l’écart entre les mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et les mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position.
[0043] De manière avantageuse, l’étape de détection de la présence d’un capteur de position défectueux comprend en outre des étapes selon lesquelles on calcule la variance dudit écart et on compare ladite variance à un seuil de détection prédéterminé. En présence d’un capteur de position défectueux, par exemple en panne, les mesures de position qu’il fournit dérivent tout comme ledit écart, plus ou moins fortement. La variance dudit écart évolue elle beaucoup plus rapidement et fortement et permet donc de détecter plus rapidement un capteur de position défectueux et donc une défaillance même légère du capteur.
[0044] Le seuil de détection prédéterminé est de préférence choisi très bas, de manière à détecter très rapidement la présence d’un capteur de position défectueux. Ceci permet également de détecter une défaillance même légère d’un capteur de position, par exemple la présence d’un capteur de position légèrement déréglé. Un intérêt est de permettre l’identification du capteur de position le plus fiable dès qu’un des capteurs de position est légèrement défectueux. La détection est donc précise grâce à quoi le contrôle du vérin est amélioré.
[0045] De préférence, on déclenche un compteur à partir de la détection de la présence d’un capteur de position défectueux et on interrompt l’étape de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston lorsque la valeur du compteur est supérieure à un seuil de compteur. La valeur du compteur s’incrémente périodiquement depuis sa valeur initiale, par exemple toutes les secondes. Le seuil de compteur est fixé arbitrairement, par exemple à 30 secondes.
[0046] L’utilisation du compteur permet de réaliser l’étape de comparaison sur une durée limitée, à partir de la détection d’un capteur de position défectueux. Ceci facilite encore l’identification du capteur de position le plus fiable et réduit les ressources mobilisées pour réaliser l’étape de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston.
[0047] Avantageusement, on sélectionne le capteur de position identifié comme étant le plus fiable et on régule la position du piston à l’aide des mesures de position du piston fourmes par ledit capteur de position sélectionné. Un intérêt est d’asservir la position du piston avec précision, à partir des mesures de position du piston dans le corps du vérin les plus précises et conformes à la position réelle du piston. La régulation de la position du piston est améliorée par rapport aux procédés de l’art antérieur prévoyant une régulation à partir de la moyenne des mesures de position fournies par l’ensemble des capteurs de position. La régulation de la position du piston n’est pas impactée en cas de panne d’un des capteurs de position.
[0048] Préférentiellement, on réalise une étape de détection supplémentaire de la présence d’un capteur de position défectueux et on réalise l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable si un capteur de position défectueux a été détecté lors de l’étape de détection supplémentaire. Un intérêt est de s’assurer de la présence d’un capteur de position défectueux et de ne pas sélectionner un capteur de position si l’ensemble des capteurs de position fonctionnent correctement. Si aucun capteur de position défectueux n’est détecté durant l’étape de détection supplémentaire, la position du piston dans le corps du vérin sera régulée à partir des mesures de position fournies par l’ensemble des capteurs de position.
[0049] Dans le mode de réalisation où le procédé comprend une étape préalable de détection, antérieure à l’étape de comparaison et conditionnant le déclenchement de ladite étape de comparaison, l’étape de détection supplémentaire permet de confirmer la présence d’un capteur de position défectueux. En effet, l’étape préalable de détection, conditionnant le déclenchement de l’étape de comparaison, est de préférence stricte est peut conduire à la détection par erreur d’un capteur de position défectueux. L’étape de détection supplémentaire est de préférence moins stricte et permet de ne détecter qu’une défaillance importante des capteurs de position et donc de ne tenir compte que des capteurs de position réellement défectueux. Un intérêt est de s’assurer de la présence d’un capteur de position défectueux et de ne procéder à l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable que lorsque cela s’avère nécessaire.
[0050] De préférence, l’étape de détection supplémentaire de la présence d’un capteur de position défectueux comprend une étape de calcul de l’écart entre les mesures de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de position et avec le second capteur de position et on réalise l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable si la valeur absolue dudit écart est supérieure à un seuil de détection supplémentaire prédéterminé. On détecte donc la présence d’un capteur de position défectueux lorsque les mesures de position du piston fournie par les deux capteurs de position divergent fortement.
[0051] Le seuil de détection supplémentaire prédéterminé est de préférence fixé à une valeur suffisamment importante pour que l’étape de sélection ne soit réalisée que lorsque l’écart entre les mesures de position obtenues avec les deux capteurs de position est particulièrement important, traduisant une défaillance ou une imprécision de mesure importante d’un des capteurs de position. En dessous du seuil de détection supplémentaire prédéterminé, il est considéré qu’aucun capteur de position n’est défectueux et l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable n’est pas réalisée.
[0052] L’invention porte également sur un dispositif de contrôle d’un vérin comprenant un corps de vérin et un piston mobile en translation à l’intérieur du corps de vérin, le dispositif de contrôle comprenant :
- une servovalve configurée pour réguler l’énergie fournie au vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le corps du vérin ;
- un dispositif de mesure comprenant au moins un premier capteur de position et un second capteur de position, le capteur de position étant configurés pour réaliser simultanément des mesures de position du piston dans le corps du vérin ; et
- un module de traitement configuré pour déterminer au moins une première vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et configuré pour déterminer au moins une seconde vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position, le module de traitement étant configuré pour comparer lesdites première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston.
[0053] Le module de traitement comprend avantageusement un module de détermination de la vitesse du piston configuré pour déterminer lesdites première et seconde vitesses de déplacement du piston et un module de comparaison configuré pour comparer lesdites première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston.
Brève description des dessins
[0054] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
[0055] [fig.l] la figure 1 illustre un dispositif de contrôle selon l’invention;
[0056] [fig.2] la figure 2 illustre un module de traitement du dispositif de contrôle de la figure 1;
[0057] [fig.3] la figure 3 est une vue détaillée du module de traitement de la figure 2; et
[0058] [fig.4] la figure 4 illustre les étapes du procédé de contrôle d’un vérin selon l’invention.
Description des modes de réalisation
[0059] L’invention porte sur un procédé de contrôle d’un vérin ainsi que sur un dispositif de contrôle d’un vérin, permettant de mettre en œuvre le procédé. Ce procédé de contrôle permet d’identifier le capteur de position le plus fiable parmi un ensemble de capteur de position et de contrôler la position du piston du vérin à l’aide des mesures de position du piston fournies par ce capteur de position.
[0060] A l’aide des figures 1 à 3, on va décrire un dispositif de contrôle d’un vérin, conforme à la présente invention, permettant de mettre en œuvre un procédé de contrôle d’un vérin selon l’invention.
[0061] Dans cet exemple non limitatif, le vérin permet d’actionner des aubes à calage variable dans un compresseur, formant des organes mobiles d’une turbomachine. La turbomachine comprend de manière traditionnelle une chambre de combustion.
[0062] La figure 1 illustre un dispositif de contrôle 10 d’un vérin 12 conforme à la présente invention. Le dispositif de contrôle 10 comprend une servovalve 14, un dispositif de mesure 16 et un module de traitement 18.
[0063] Le vérin 12 comprend un corps de vérin 20 et un piston 22 mobile en translation dans le corps du vérin. Le piston délimite une première chambre 24 et une seconde chambre 26 à l’intérieur du corps de vérin 20. De manière non limitative, le vérin est un vérin double effet, de sorte qu’il se déplace dans le corps du vérin 20 en fonction de la pression de fluide présente dans les première et seconde chambres 24,26.
[0064] La servovalve 14 est un distributeur permettant de réguler le débit de fluide alimentant les première et seconde chambres du vérin, en fonction d’un signal de commande électronique qu’elle reçoit en entrée. La servovalve 14 permet donc d’ajuster la position du piston 22 dans le corps du vérin 20, en fonction d’une position de consigne.
[0065] Le dispositif de mesure 16 comprend un premier capteur de position 28 et un second capteur de position 30, chacun étant configuré pour mesurer la position et fournir des mesures de position du piston dans le corps du vérin.
[0066] Comme illustré sur la figure 2, le dispositif de traitement 18 comprend un module de détection 32 configuré pour détecter la présence d’un capteur de position défectueux, un module d’identification 34 configuré pour identifier le capteur de position le plus fiable et un module de sélection 36 configuré pour sélectionner le capteur de position le plus fiable et commander la régulation de la position du piston à partir des mesures de position obtenues par ledit capteur de position sélectionné. Le dispositif de traitement comprend également un module de réinitialisation 37.
[0067] On constate que le dispositif de traitement 18 comprend de plus un module de détermination d’une vitesse modélisée 38 configuré pour déterminer une vitesse de déplacement modélisée vmod du piston dans le corps 20 du vérin 12. Le module de détermination d’une vitesse modélisée 38 comprend un module d’estimation d’une différence de pression 40, un module de détermination d’un courant d’équilibre 42 et un calculateur 44. Le module d’estimation d’une différence de pression 40 est configuré pour déterminer une différence de pression ΔΡ entre les première et seconde chambres 24,26 du vérin 20.
[0068] Comme illustré sur la figure 3, le module de détection 32 comprend un module d’alerte 46, configuré pour générer un signal de détection Y 0, ainsi qu’un compteur 48
[0069] Le module d’identification 34 comprend un module de comparaison 50 et un module de détermination de la vitesse du piston 52 configuré pour déterminer une première vitesse de déplacement Vi du piston à partir des mesures de position fourmes par le premier capteur de position 28 et une seconde vitesse de déplacement v2 du piston dans le corps du vérin à partir des mesures de position fournies par le second capteur de position 30.
[0070] Le module de sélection 36 du capteur de position le plus fiable comprend un module de détection supplémentaire 54 et un module de contrôle 56.
[0071] Nous allons maintenant décrire les étapes du procédé de contrôle, conforme à la présente invention, mis en œuvre par le dispositif de contrôle 10.
[0072] Le dispositif de contrôle 10 du vérin 12 permet d’asservir en temps réel la position du piston 22 dans le corps du vérin 20. En particulier, les premier et second capteurs de position 28,30 sont configurés pour fournir chacun des mesures de la position du piston. La servovalve 14 commande alors l’alimentation en fluide permettant d’amener le piston vers une position de consigne, en fonction de la position mesurée par les capteurs de position.
[0073] En fonctionnement normal, les premier et second capteurs de position mesurent en continu et simultanément la position du piston dans le corps du vérin. Le premier capteur de position 28 permet d’obtenir une pluralité de premières mesures X i de la position du piston et le second capteur de position 30 permet d’obtenir des secondes mesures X 2 de la position du piston. Les mesures X i ,X 2 de position obtenues par chacun des premiers et seconds capteurs de position 28,30 sont fournies au module de détection 32 et plus précisément au module d’alerte 46 du module de détection.
[0074] Le module d’alerte 46 est configuré pour déterminer en temps réel l’écart entre les première X i et deuxième X 2 mesures de position obtenues simultanément par les premier et second capteurs de position et pour calculer la variance dudit écart. Le module d’alerte 46 compare alors ladite variance à un seuil de détection prédéterminé.
[0075] Tant que ladite variance reste inférieure audit seuil de détection prédéterminé, ce qui traduit l’absence de capteur de position défectueux, le module d’alerte 46 ne transmet aucun signal de détection et le contrôle du vérin n’est pas impacté.
[0076] Nous allons désormais considérer que le premier capteur de position 28 est en panne et donc défectueux, de sorte que les premières mesures de position X i qu’il fournit sont imprécises et divergent et sont donc éloignées de la position réelle du piston et des secondes mesures de position X 2 fournies par le second capteur de position 30. Aussi, l’écart entre les première et seconde mesures X i ,X 2 de position varie rapidement et avec une forte amplitude.
[0077] La variance dudit écart, calculée par le module d’alerte 46, dépasse alors le seuil de détection prédéterminé. Ceci traduit la présence d’un capteur de position défectueux et le module d’alerte transmet alors un signal de détection Y θ au compteur 48 placé à une valeur initiale.
[0078] Le seuil de détection est avantageusement choisi bas, afin de détecter rapidement une défaillance, même légère d’un des capteurs de position. Par un exemple, une faible divergence des mesures X i ,X 2 de position obtenues par un des capteurs de position 28, 30 sera détectée.
[0079] A la réception du signal de détection Y θ, le compteur 48 déclenche un comptage, pendant lequel la valeur du compteur est incrémentée périodiquement, et transmet un signal de déclenchement Y i au module d’identification 34 et plus précisément au module de comparaison 50.
[0080] En parallèle, le module de détermination d’une vitesse modélisée 38 détermine en temps réel une vitesse modélisée vmod du piston 22 dans le corps du vérin 20, qu’il fournit au module de comparaison 50.
[0081] Pour ce faire, le module d’estimation d’une différence de pression 40 calcule une différence de pression AP entre la première chambre 24 et la seconde chambre 26 du piston. Cette différence de pression est, de manière non limitative, déterminée à partir du débit d’injection de carburant D dans la chambre de combustion de la turbomachine, de la pression P θ en amont de ladite chambre de combustion et la vitesse de rotation a du corps haute pression de la turbomachine.
[0082] Le module d’estimation d’une différence de pression 40 fournit ladite différence de pression AP déterminée au calculateur 44.
[0083] Le module de détermination d’un courant d’équilibre 42 est configuré pour déterminer un courant d’équilibre i eqà partir d’un courant i d’alimentation de la servovalve 14, également appelé courant de « wrap ». Lorsque la position du vérin est constante ou varie faiblement, le courant d’équilibre i eq est déterminé par application d’un filtre du premier ordre audit courant i d’alimentation de la servovalve
[0084] De manière non limitative, le module de détermination d’un courant d’équilibre 42 est configuré pour déterminer la variance glissante de la position du piston du vérin mesurée par l’un des deux capteurs de position. Le module de détermination d’un courant d’équilibre 42 est configuré pour maintenir la valeur du courant d’équilibre i eq constante lorsque ladite variance glissante est supérieure à un seuil de variance glissante, ce qui traduit une variation brusque de la position du vérin.
[0085] Le courant d’alimentation de la servovalve i et le courant d’équilibre i eq sont transmis au calculateur 44. Le calculateur est configuré pour calculer la vitesse de déplacement modélisée vmod du piston dans le corps 20 du vérin 12. De manière non limitative, cette vitesse de déplacement modélisée est calculée d’après l’équation suivante :
[Math.3]
[0086] K est un gain pouvant être déterminé par régression linéaire à partir de ladite vitesse modélisée vmod, du courant d’alimentation de la servovalve i et de la différence de pression ΔΡ entre la première chambre 24 et la seconde chambre 26 du piston. Ladite vitesse modélisée vmod est transmise au module de comparaison 50.
[0087] En parallèle, le module de détermination de la vitesse du piston 52 du module d’identification 34 détermine une première vitesse de déplacement Vi du piston à partir des premières mesures de position X i fournies par le premier capteur de position 28. On comprend que ladite première vitesse de déplacement Vi du piston est déterminée à partir d’une pluralité de premières mesures de position X i du piston 22 fournies par le premier capteur de position 28. Le module de détermination de la vitesse du piston 52 détermine également une seconde vitesse de déplacement v2 du piston à partir des secondes mesures de positon X 2 fournies par le second capteur de position 30.
[0088] Les valeurs des première et seconde vitesses de déplacement vbv2 du piston sont transmises au module de comparaison 50 du module d’identification 34.
[0089] En absence de signal de déclenchement Y i reçu par le module de comparaison 50, ce dernier reste inactif.
[0090] En revanche, dès lors qu’un signal de déclenchement Y i est reçu par le module de comparaison 50, ce dernier réalise une comparaison des première et seconde vitesses de déplacement vbv2 du piston avec la vitesse modélisée vmod utilisée comme valeur de référence. Pour ce faire, le module de comparaison 50 calcule un facteur de comparaison R et détermine le signe dudit facteur de comparaison R. Le facteur de comparaison R est calculé d’après l’équation suivante :
[Math.4]
1¾ ~ Wnodl
R= fld - vmod| - f
[0091] Les intégrations sont réalisées sur une période de temps choisie, par exemple 0.3 secondes, afin de réduire le bruit de mesure. Lorsque le facteur de comparaison R est positif, la première vitesse de déplacement vi du piston, déterminée à partir des premières mesures de position X i obtenues avec le premier capteur de position 28, est plus éloignée de la vitesse modélisée vmod que la seconde vitesse de déplacement v2 du piston, déterminée à partir des secondes mesures de position obtenues avec le second capteur de position 30, sur la période de temps choisie. Ceci traduit le fait que la première vitesse de déplacement du piston est moins satisfaisante que la seconde vitesse de déplacement du piston, et que les secondes mesures de position X 2 du piston obtenues avec le second capteur de position 30 sont plus précises que les premières mesures de position X i du piston obtenues avec le premier capteur de position 28.
[0092] Un facteur de comparaison R positif indique donc que le second capteur de position 30 est plus fiable que le premier capteur de position 28. A l’inverse, un facteur de comparaison R négatif traduit le fait que les mesures de position obtenues avec le premier capteur de position sont plus précises que celles obtenues avec le second capteur de position. Le premier capteur de position est alors considéré comme le plus fiable.
[0093] Dans cet exemple, on considère que le premier capteur est défectueux, et que le facteur de comparaison R calculé est donc positif.
[0094] Le module de comparaison 50 calcule, met à jour en temps réel et mémorise le facteur de comparaison R, tant que la valeur du compteur reste inférieure à un seuil de compteur prédéterminé, par exemple 30 secondes. Le module de comparaison transmet le facteur de comparaison R, positif dans cet exemple, au module de sélection 36 et plus précisément au module de contrôle 56.
[0095] Lorsque la valeur du compteur 48 atteint le seuil de compteur prédéterminé, le compteur transmet un signal de fin de comparaison Y 2 au module de comparaison 50 et au module de réinitialisation 37. A la réception du signal de fin de comparaison Y 2, le module de comparaison 50 interrompt le calcul du facteur de comparaison R.
[0096] Le module de comparaison 50 n’est donc actif qu’après réception du signal de déclenchement Y i et avant réception du signal de fin de comparaison Y 2.
[0097] En parallèle de la détection de la présence d’au moins un capteur de position défectueux réalisée par le module de détection 32, et de l’identification du capteur de position le plus fiable réalisée par le module d’identification 34, le module d’identification supplémentaire 54 du module de sélection 36 est configuré pour vérifier et confirmer la présence d’un capteur de position défectueux. Pour ce faire, le module de détection supplémentaire 54 calcule en temps réel la valeur absolue de l’écart entre les premières mesures de position du piston X i obtenues avec le premier capteur de position 28 et les secondes mesures de position X 2 obtenues avec le second capteur de position 30 et compare cette valeur absolue à un seuil de détection supplémentaire.
[0098] Lorsque ladite valeur absolue de l’écart entre les premières et secondes mesures de position est supérieure audit seuil de détection supplémentaire, le module de détection supplémentaire 54 transmet un signal de détection supplémentaire Y 3 au module de contrôle 56 ainsi qu’au module de réinitialisation 37. Le seuil de détection supplémentaire est de préférence fixé à une valeur suffisamment haute pour que la transmission du signal de détection supplémentaire Y 3 n’ait lieu que lorsque les mesures de position obtenues avec les deux capteurs de position sont particulièrement différentes et incohérentes, traduisant une imprécision de mesure importante d’un des capteurs de position.
[0099] La transmission du signal de détection supplémentaire Y 3 permet de confirmer la présence d’un capteur de position défectueux et de s’assurer que la présence d’un capteur de position défectueux n’a pas été détectée par erreur par le module de détection 32.
[0100] En l’absence de signal de détection supplémentaire Y 3 reçu par le module de contrôle 56, la présence d’un capteur de position défectueux n’est pas confirmée et le module de contrôle 56 reste inactif.
[0101] En revanche, lorsque le module de contrôle 56 reçoit un signal de détection supplémentaire Y 3 , la présence d’un capteur de position défectueux est confirmée.
[0102] Dans cet exemple, les premières mesures de position X i fournies par le premier capteur 28 sont particulièrement aberrante et éloignées des secondes mesures de position X 2 fourmes par le second capteur de position 30. Aussi, le module de détection supplémentaire 54 transmet le signal de détection supplémentaire Y 3 .
[0103] Le module de contrôle 56 sélectionne alors le capteur de position le plus fiable parmi le premier et second capteur de position 28,30, à partir du facteur de comparaison R. Dans cet exemple, le facteur de comparaison R est positif de sorte que le second capteur 30 est sélectionné comme étant le plus fiable. Le module de contrôle 56 transmet alors un signal de commande Z, notamment à la servovalve, afin de sélectionner le capteur de position le plus fiable, en l’espèce le second capteur 30, et de commander la régulation de la position du piston 22 dans le corps 20 du vérin 12 uniquement à partir des mesures de position obtenues avec le capteur de position sélectionné.
[0104] L’étape de sélection du capteur de position le plus fiable est donc réalisée uniquement lorsque la présence d’un capteur de position défectueux est confirmée par le module de détection supplémentaire 54.
[0105] Si un signal de fin de comparaison Y 2 est transmis au module de réinitialisation 37 mais qu’aucun signal de détection supplémentaire Y 3 ne lui est transmis, le module de réinitialisation 37 transmet un signal de réinitialisation Y 4 au module de comparaison 50. Ceci traduit la détection par erreur d’un capteur de position défectueux par le module de détection 32. A la réception du signal de réinitialisation Y 4 Le module de comparaison 50 place la valeur du facteur de comparaison R à une valeur initiale choisie, par exemple 0. En revanche, s’il reçoit un signal de détection supplémentaire
Y 3 , le module de réinitialisation 37 reste inactif.
[0106] La figure 4 illustre les étapes d’un mode de mise en œuvre du procédé de contrôle d’un vérin selon l’invention. Ce procédé peut être mis en œuvre par le dispositif de contrôle illustré aux figures 1 à 3. Tout d’abord, dans une première étape SI, on réalise des mesures de position du piston dans le corps de vérin simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur de position. Dans une deuxième étape S2, on détermine une première vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et on détermine une seconde vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position.
[0107] On réalise ensuite une étape troisième étape S3 de détection de la présence d’au moins un capteur de position défectueux à partir des mesures de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de position et avec le second capteur de position. De manière non limitative, cette troisième étape S3 de détection comprend les étapes selon lesquelles on détermine l’écart entre les mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et les mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position, on calcule la variance dudit écart et on compare ladite variance à un seuil de détection prédéterminé.
[0108] Si un capteur de position défectueux est détecté, on réalise une quatrième étape S4 de comparaison de chacune des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de position le plus fiable.
[0109] En parallèle de la quatrième étape S4 de comparaison on réalise une cinquième étape S5 de déclenchement d’un compteur. La quatrième étape S4 de comparaison est réalisée jusqu’à ce que la valeur du compteur dépasse un seuil de compteur.
[0110] On réalise ensuite une sixième étape S6 de détection supplémentaire de la présence d’un capteur de position défectueux. Cette étape comprend une étape de calcul de l’écart entre les mesures de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de position et avec le second capteur de position et on compare la valeur absolue dudit écart à un seuil de détection supplémentaire prédéterminé.
[0111] Si la valeur absolue dudit écart est supérieure au seuil de détection supplémentaire prédéterminé, la présence d’un capteur de position défectueux est confirmée et on réalise alors une septième étape S7 de sélection du capteur de position identifié comme étant le plus fiable.
[0112] On réalise ensuite une huitième étape S8 de régulation de la position du piston à l’aide des mesures de position du piston fournies par ledit capteur de position sélectionné.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Procédé de contrôle d’un vérin (12), comprenant des étapes selon lesquelles : - on fournit un vérin comprenant un corps de vérin (20) et un piston (22) mobile en translation à l’intérieur du corps de vérin; - on fournit une servovalve (14) configurée pour réguler l’énergie fournie audit vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le corps du vérin; - on fournit un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un premier capteur de position (28) et un second capteur de position (30); - on réalise des mesures de position (XbX2) du piston dans le corps de vérin simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur de position; - on détermine au moins une première vitesse de déplacement (vi) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position ; - on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement (v2) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position ; et - on compare chacune des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de position le plus fiable. [Revendication 2] Procédé de contrôle selon la revendication 1, dans lequel la comparaison desdites première et seconde vitesses déterminées de déplacement (vbv2 ) du piston avec ladite vitesse de déplacement modélisée (vmod) du piston comprend une étape de calcul d’un facteur de comparaison R et la détermination du signe dudit facteur de comparaison. [Revendication 3] Procédé de contrôle selon la revendication 2, dans lequel le facteur de comparaison R est calculé d’après l’équation suivante : R — J I V i - V m o j - f V 2 - V m o d 1 où Vi et v2 sont les première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston et vmod est la vitesse de déplacement modélisée du piston. [Revendication 4] Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le piston est configuré pour délimiter une première chambre (24) et une seconde chambre (26) à l’intérieur du corps de piston (20) et dans lequel la vitesse de déplacement modélisée (vmod) du piston est fonction d’une différence de pression modélisée entre lesdites première et seconde chambres. [Revendication 5] Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la vitesse de déplacement modélisée du piston est fonction d’un courant d’alimentation (i) de la servovalve (14). [Revendication 6] Procédé de contrôle selon la revendication 5, dans lequel la vitesse de déplacement modélisée (vmod) du piston est fonction d’un courant d’équilibre (ieq) déterminé par application d’une fonction de filtrage du premier ordre audit courant d’alimentation (i) de la servovalve (14). [Revendication 7] Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on réalise une étape préalable de détection de la présence d’au moins un capteur de position défectueux et dans lequel on réalise l’étape de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement (vbv2) du piston avec la vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston lorsque la présence d’un capteur de position défectueux est détectée. [Revendication 8] Procédé de contrôle selon la revendication 7, dans lequel on détecte la présence d’un capteur de position défectueux à partir des mesures (Xi,X 2) de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de position (28) et avec le second capteur de position (30). [Revendication 9] Procédé de contrôle selon la revendication 8, dans lequel l’étape de détection de la présence d’un capteur de position défectueux comprend une étape selon laquelle on détermine l’écart entre les mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et les mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position. [Revendication 10] Procédé de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’étape de détection de la présence d’un capteur de position défectueux comprend en outre des étapes selon lesquelles on calcule la variance dudit écart et on compare ladite variance à un seuil de détection prédéterminé. [Revendication 11] Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel on déclenche un compteur à partir de la détection de la présence d’un capteur de position défectueux et dans lequel on interrompt l’étape de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement (vbv2) du piston avec une vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston lorsque la valeur du compteur est supérieure à un seuil de compteur. [Revendication 12] Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel on sélectionne le capteur de position identifié comme étant le plus fiable et dans lequel on régule la position du piston à l’aide des mesures de position du piston fournies par ledit capteur de position sélectionné. [Revendication 13] Procédé de contrôle selon la revendication 12, dans lequel on réalise une étape de détection supplémentaire de la présence d’un capteur de position défectueux et on réalise l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable si un capteur de position défectueux a été détecté lors de l’étape de détection supplémentaire. [Revendication 14] Procédé de contrôle selon la revendication 13, dans lequel l’étape de détection supplémentaire de la présence d’un capteur de position défectueux comprend une étape de calcul de l’écart entre les mesures de position du piston (XbX2) obtenues respectivement avec le premier capteur de position (28) et avec le second capteur de position (30) et dans lequel on réalise l’étape de sélection du capteur de position le plus fiable si la valeur absolue dudit écart est supérieure à un seuil de détection supplémentaire prédéterminé. [Revendication 15] Dispositif de contrôle (10) d’un vérin (12) comprenant un corps de vérin (20) et un piston (22) mobile en translation à l’intérieur du corps de vérin, le dispositif de contrôle comprenant : - une servovalve (14) configurée pour réguler l’énergie fournie au vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le corps du vérin ; - un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un premier capteur de position (28) et un second capteur de position (30), le capteur de position étant configurés pour réaliser simultanément des mesures de position du piston dans le corps du vérin ; et - un module de traitement (18) configuré pour déterminer au moins une première vitesse de déplacement (vJ du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position et configuré pour déterminer au moins une seconde vitesse de déplacement (v2) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position, le module de traitement étant configuré pour comparer lesdites première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston. 1/2
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