PROCEDE DE GESTION DE DISCONTINUITES DANS UNE COMMANDE DE VEHICULE SUITE A UNE TRANSITION DE COMMANDE, ET VEHICULE |
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| 申请号 | EP15196053.1 | 申请日 | 2015-11-24 | 公开(公告)号 | EP3034394A1 | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | Airbus Helicopters; | 发明人 | VALLART, Jean-Baptiste; BYZERY, Roméo; | ||||
| 摘要 | La présente invention concerne un procédé au cours duquel on détermine une position courante d'une commande pilote (15), on détermine une position équivalente que ladite commande pilote (15) doit atteindre suite à une transition de commande pour ne pas modifier un actionneur (10), et on détermine au moins un écart entre ladite position équivalente et ladite position courante. A partir d'une transition, on détermine un objectif pour commander ledit actionneur (10) en affectant une valeur corrigée à au moins une variable de position dans une loi de pilotage après transition, ladite valeur corrigée étant déterminée en fonction de ladite position courante de ladite commande pilote et dudit écart. Tant que ledit écart est non nul, on réduit la valeur de cet écart dans ladite loi proportionnellement au déplacement de la commande pilote lorsque ladite commande pilote (15) est rapprochée de ladite position équivalente. | ||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | La présente invention concerne un procédé de gestion de discontinuités dans une commande de véhicule suite à une transition de commande, et un véhicule appliquant ce procédé. L'invention se situe en particulier dans le domaine des lois de pilotage et plus particulièrement des dispositifs gérant des discontinuités de commande suite à un changement de lois de pilotage ou au sein d'une même loi. L'invention trouve particulièrement son intérêt pour des systèmes à commandes de vol électriques ou optiques avec des organes de pilotage centrés. La présente invention se situe donc en particulier dans le domaine technique des commandes électriques ou optiques contrôlant le déplacement d'un véhicule, et notamment des commandes de vol électriques ou optiques d'un aéronef. Un aéronef comporte usuellement des organes de direction pouvant être contrôlés pour diriger cet aéronef. Ces organes de direction peuvent par exemple comprendre des surfaces aérodynamiques ou encore des organes expulsant un fluide en dehors de l'aéronef. Dans ce contexte, un giravion est muni d'un rotor principal qui assure la propulsion et la sustentation du giravion. Le pas des pales de ce rotor principal peut être ajusté de manière cyclique ou collective pour diriger l'aéronef dans l'espace. De plus, un giravion peut comporter un organe dit « organe auxiliaire » par commodité pour contrôler le mouvement en lacet de ce giravion. Un tel organe auxiliaire peut comprendre par exemple soit un rotor arrière soit un dispositif expulsant un fluide latéralement. Pour contrôler ces organes de direction, l'aéronef peut comprendre des commandes pouvant être manoeuvrées par un pilote, une telle commande étant dénommée par commodité « commande pilote ». Les commandes pilotes sont reliées de manière mécanique et/ou non mécanique à des actionneurs manoeuvrant les organes de direction. Des commandes pilotes non mécaniques peuvent comprendre des commandes électriques ou optiques. Dans le cadre d'une commande non mécanique, une commande pilote peut générer un signal transmis à un système de traitement. Un tel système de traitement peut comprendre une unité de traitement dénommée « Primary Flight Control System » en langue anglaise. Ce système de traitement élabore ensuite un ordre à l'aide d'une loi de pilotage sur la base dudit signal, cet ordre permettant de contrôler au moins un actionneur agissant directement ou indirectement sur au moins un organe de direction. Une telle commande pilote est dénommée plus simplement « commande électrique ou optique ». Une commande électrique ou optique peut comprendre un mini-manche dit « joystick » en langue anglaise, un levier, un palonnier... Le signal électrique ou optique transmis par une commande électrique ou optique peut représenter la position de cette commande électrique ou optique dans l'espace. L'unité de traitement introduit alors cette position dans une loi de pilotage pour déterminer les ordres à transmettre à un ou plusieurs actionneurs. Par ailleurs, la commande électrique ou optique ne contrôle pas nécessairement un paramètre d'un dispositif de direction, tel que le pas des pales d'un rotor principal par exemple. Cette commande électrique ou optique peut définir un objectif à atteindre en manoeuvrant les différents organes de direction. A titre d'exemple, la commande électrique ou optique peut être manoeuvrée pour spécifier une vitesse de consigne de l'aéronef à atteindre, le système de traitement élaborant alors les ordres à transmettre aux organes de direction pour atteindre cette vitesse de consigne. Ainsi, l'unité de traitement génère à l'aide d'une loi de pilotage un ordre pouvant être dénommé « ordre indirect » dans la mesure où cet ordre n'est pas transmis directement à un actionneur. L'ordre indirect est alors transmis à une unité de pilotage qui élabore alors un ordre pouvant être dénommé « ordre direct », cet ordre direct étant ensuite transmis à au moins un actionneur. Pour des raisons d'opérabilité du véhicule, l'unité de traitement peut comprendre une pluralité de lois de pilotage différentes. Les lois de pilotage peuvent changer notamment en fonction de la phase de vol, ou encore en fonction du mode de pilotage choisi par un pilote par exemple. Par exemple, l'unité de traitement peut appliquer durant une phase de vol à basse vitesse une loi de pilotage générant un ordre indirect spécifiant une vitesse sol longitudinale à atteindre. Par contre, l'unité de traitement peut appliquer durant une phase de vol à haute vitesse une loi de pilotage générant un ordre indirect spécifiant une vitesse air indiquée à atteindre Le passage d'une loi de pilotage à une autre loi de pilotage peut alors générer une discontinuité dans les commandes. En effet, la commutation entre deux lois de pilotage peut être automatique pour réduire la charge de travail des équipages. De plus, deux lois distinctes ne produisent pas nécessairement la même consigne à destination d'actionneurs pour une même position d'une commande électrique. Par suite, un pilote peut positionner une commande électrique ou optique dans une position donnée. Pour cette position une première loi de pilotage génère au moins un premier ordre transmis à au moins un organe de direction. Or, les deux lois ne produisent pas nécessairement le même ordre, pour la même position de commande électrique ou optique. Ainsi, lorsque la commande électrique est dans cette position donnée, la deuxième loi peut générer au moins un deuxième ordre différent du premier ordre. Une commutation franche entre la première loi et la deuxième loi peut donc produire un à-coup sur les commandes dénommé « discontinuité de commande » ou plus simplement « discontinuité ». Cette discontinuité est dommageable à la fois pour la trajectoire du véhicule, le confort de l'équipage et des éventuels passagers, et la tenue mécanique des organes de direction commandés. La commutation entre deux lois de pilotage n'est pas la seule source de discontinuité. Certaines actions du pilote peuvent aussi entraîner des discontinuités. Par exemple, un mini-manche peut être déplacé autour d'une position neutre dans laquelle le mini-manche donne un ordre de référence. Un pilote a la possibilité de modifier cet ordre de référence. Ainsi, ce pilote peut déplacer le mini-manche dans une position défléchie. A l'aide d'un bouton de sélection, ce pilote peut spécifier que l'ordre transmis par le mini-manche corresponde désormais à l'ordre de référence fourni lorsque le mini-manche se trouve dans sa position neutre. Or, le mini-manche se trouve toujours dans sa position défléchie ce qui conduit à une discontinuité. Pour résoudre ce problème, l'opération de modification de la référence du mini-manche peut être réalisée non pas en basculant le mini-manche mais en utilisant une interface dédiée à cette opération. Le pilote modifie alors l'ordre de référence à l'aide de cette interface en maintenant le mini-manche dans la position neutre pour éviter une discontinuité. La problématique des discontinuités englobe également les transitions entre différents calculateurs d'une même architecture, par exemple sur cas de panne ou bien encore les transitions entre deux modes distincts de pilotage, par exemple sur cas de défaillance d'un senseur primaire. Par suite, l'expression « transition de commande » fait référence à la transition entre deux lois de pilotage, ou encore à la transition entre deux références d'une commande de pilote. Par conséquent, une transition de commande peut générer une discontinuité dans les commandes d'un véhicule. Plusieurs solutions existent pour limiter l'impact d'une discontinuité de commande. La première solution consiste à temporiser le passage d'une loi de pilotage à une autre loi de pilotage par exemple, en limitant la vitesse d'exécution d'un ordre élaboré par les lois de pilotage. Cette limitation permet de limiter l'effet d'une discontinuité. En effet et selon l'exemple précèdent, le passage du premier ordre résultant de l'application d'une première loi de pilotage vers un deuxième ordre résultant par exemple de l'application d'une deuxième loi de pilotage s'effectue progressivement à une vitesse limitée. Cette première solution permet de réduire les à-coups résultant de la discontinuité en ralentissant la transition entre deux ordres de commandes successifs différents. Néanmoins, cette première solution tend à limiter la vitesse d'exécution des ordres donnés, même en l'absence d'une discontinuité. L'homme du métier se retrouve donc à arbitrer un compromis entre le comportement dynamique des lois de pilotage et la dureté de l'à-coup subi suite à la commutation entre deux lois de pilotage. Si l'homme du métier souhaite avoir des discontinuités très bien lissées, les limitations en vitesse vont être réglées sur des vitesses de commande très basses qui pénalisent la réactivité de la loi de pilotage. Si à l'inverse la réactivité de la loi de pilotage est optimisée, alors ces limitations en vitesse seront réglées sur des vitesses de commande hautes qui induisent un effet limité sur le lissage des discontinuités. La seconde solution consiste à utiliser un composant logiciel appelé « fader » Contrairement à la première solution, ce composant applique une limitation en vitesse uniquement sur une différence entre les ordres provenant de deux lois de pilotage différentes au moment d'une commutation entre ces deux lois de pilotage. La deuxième solution permet de s'affranchir d'un inconvénient de la première solution. En effet, en l'absence de commutation, cette deuxième solution n'agit pas sur la loi de pilotage mise en oeuvre. A l'instar de la première solution, la deuxième solution permet de temporiser la commutation entre deux lois de pilotage. Si cette temporisation est brève, la commutation peut générer un à-coup dans les commandes. Par contre, si la temporisation est trop longue, le contrôle de l'aéronef peut être dégradé. Une troisième solution consiste à établir une loi de pilotage de transition sur une plage de transition. Par exemple dans une plage de vitesses, une loi de pilotage de transition résulte d'une interpolation linéaire de deux lois de pilotage en fonction d'une vitesse de l'aéronef. Sur toute la plage de transition, le pilote n'a cependant pas le contrôle d'une grandeur physique réelle. La pilotabilité de la loi de transition s'en trouve dégradée. Pour minimiser cet inconvénient, la plage de transition est réduite à son minimum, ce qui limite d'autant les bénéfices attendus d'une telle méthode. Une quatrième solution consiste à faire converger deux lois différentes vers des ordres de commandes similaires pour limiter la discontinuité de commande, et donc ses impacts à bord du véhicule. Bien qu'efficace, le comportement de l'aéronef au moment de la transition peut être difficile à appréhender. L'arrière plan technologique comporte les documents Le document Le document Le document Le document Les documents Le document La présente invention a alors pour objet de proposer un procédé tendant à éviter des discontinuités dans une commande suite à une transition de commande, cette transition pouvant résulter du passage d'une loi de pilotage à une autre loi de pilotage ou encore d'une modification d'une référence d'un organe de commande. L'invention concerne donc un procédé pour commander un actionneur agissant sur un organe de direction d'un véhicule, cet actionneur étant commandé par une commande pilote manoeuvrable par un individu en appliquant une pluralité de lois de pilotage, chaque loi de pilotage déterminant un objectif à atteindre pour commander l'actionneur en fonction d'au moins une variable de position relative à une position de ladite commande pilote par rapport à une position neutre, Ce procédé comporte les étapes suivantes :
L'expression « en affectant la position courante à ladite au moins une variable de position d'une première loi de pilotage » signifie que la position courante est repérée par au moins un paramètre de position, la valeur de ce paramètre de position étant affectée à la variable de position de la première loi de pilotage. Par exemple, un angle de rotation de la commande pilote est mesuré, cet angle étant introduit dans la première loi de pilotage. Un écart représente alors une différence entre deux valeurs distinctes d'un paramètre de position. Par ailleurs, un actionneur peut comprendre une portion structurelle pouvant être étirée, rétractée, défléchie voire mise en rotation par exemple. L'expression « pour ne pas modifier l'actionneur » signifie que l'actionneur reste dans une forme donnée, ladite portion n'étant alors pas étirée, rétractée, défléchie voire mise en rotation par exemple. L'invention propose ainsi de traiter une discontinuité de commande en fonction de l'action d'un pilote sur une commande pilote, et non d'un critère temporel. La commande pilote peut être n'importe quel organe de pilotage d'un véhicule. Par exemple, une commande pilote peut être un palonnier, un manche de commande de pas cyclique d'un giravion, un levier de commande de pas collectif d'un giravion, une manette des gaz d'un moteur, une manette de commande d'une gouverne, une manette de commande d'ailerons sur un avion. Cette commande pilote peut être déplacée par un pilote pour établir un objectif en appliquant une loi de pilotage. Par exemple, un palonnier peut piloter une variable de position d'une loi de pilotage. Par ailleurs, un mini-manche peut être déplacé dans un volume conique. La position du mini-manche dans le volume conique peut être déterminée à l'aide de deux paramètres de position. Un tel mini-manche peut alors piloter deux variables de position par exemple, respectivement de deux lois de pilotage distinctes ou d'une même loi de pilotage. En particulier, cette position courante peut être déterminée en identifiant deux angles par rapport à deux axes de rotation. Par conséquent, selon ce procédé, la position courante de la commande pilote est déterminée. Cette position courante d'une commande pilote permet de piloter une ou plusieurs variables de position d'une première loi de pilotage. La première loi de pilotage génère alors un objectif permettant de contrôler au moins un actionneur agissant sur un organe de direction. Cet objectif est transmis directement à chaque actionneur concerné, ou indirectement par une unité de pilotage déterminant l'ordre à transmettre à chaque actionneur pour atteindre cet objectif. En effet, selon une variante, l'objectif est un ordre transmis à un actionneur. Eventuellement, cet ordre peut néanmoins transiter par une unité de pilotage sans pour autant être modifié par cette unité de pilotage. Néanmoins, selon une autre variante, l'objectif est transmis à une unité de pilotage, cette unité de pilotage appliquant au moins une loi de pilotage pour transformer l'objectif au moins en un signal de commande transmis à un actionneur. En parallèle, une position équivalente à atteindre suite à une transition de commande est déterminée. Pour mémoire, une transition de commande induit une modification de l'objectif transmis à un actionneur en l'absence de déplacement d'une commande pilote. Par exemple, un mini-manche figé dans une position donnée induit deux objectifs différents respectivement avant et à partir de la transition. On verra par la suite que la transition de commande peut être provoquée par une modification de la loi de pilotage applicable ou encore par une modification de la valeur d'une variable de référence d'une loi de pilotage. Par suite, le procédé propose d'élaborer la position dite « position équivalente » de la commande pilote qui donnerait au moment de la transition de commande un objectif n'ayant aucune influence sur l'actionneur contrôlé. Autrement dit, la position courante avant la transition de commande et la position équivalente suite à la transition de commande induisent la génération du même ordre transmis à au moins un actionneur. Dès lors, on détermine au moins un écart entre la position courante et la position équivalente. Par exemple, un mini-manche permet d'ajuster la valeur de deux variables de position. Deux écarts relatifs respectivement aux deux variables de position sont alors éventuellement déterminés. Selon le procédé, le fonctionnement du véhicule est en permanence surveillé pour déterminer si une transition de commande doit se produire. On entend par « détermination de la présence de ladite transition de commande » une étape consistant à déterminer si une transition doit intervenir. Dans l'affirmative, la transition est opérée en appliquant le procédé décrit. Dès lors et toujours dans l'affirmative, au moment de la transition de commande, chaque écart est utilisé en plus de la variable de position correspondante pour déterminer une valeur corrigée injectée dans la loi de pilotage adéquate. Ainsi, la commande pilote se trouve dans une position courante ajustant au moins une variable de position. La valeur de cette variable de position est corrigée en utilisant l'écart déterminée précédemment. Par exemple, au moins un écart est égal à une différence entre ladite position équivalente et ladite position courante. La valeur corrigée est alors égale à la somme de ladite position courante de ladite commande pilote et dudit écart. Alternativement, au moins un écart est égal à une différence entre ladite position courante et ladite position équivalente, ladite valeur corrigée étant égale à la différence de ladite position courante de ladite commande pilote et dudit écart. A la transition, la commande pilote induit ainsi la création d'une consigne transmise à un actionneur égale à la consigne transmise avant la transition. Ce procédé permet donc d'éviter une discontinuité de commande. Par exemple, un angle de basculement de la commande pilote est mesurée. Chaque loi de pilotage détermine une consigne transmise à un actionneur en fonction de cet angle. Par exemple, selon une première loi de pilotage la consigne est alors égale au produit d'une première constante et dudit angle. Une transition de commande peut conduire à appliquer une deuxième loi de pilotage selon laquelle la consigne est égale au produit d'une deuxième constante et dudit angle. A chaque instant de calcul, on détermine un écart angulaire afin que la consigne soit identique en appliquant la première loi de pilotage et la deuxième loi de pilotage. Une seule loi de pilotage est néanmoins active à chaque instant pour commander un actionneur. Ainsi, avant la transition de commande, seule la première loi de pilotage est utilisée pour commander un actionneur, l'angle injecté dans la première loi de pilotage correspondant à l'angle courant de la commande pilote. Par contre au moment de la transition de commande, seule la deuxième loi de pilotage est utilisée pour commander l'actionneur, l'angle injecté dans cette deuxième loi de pilotage correspondant à la somme de l'angle courant de la commande pilote et dudit écart. Cet écart est toutefois éliminé progressivement par la suite en fonction de l'action du pilote sur la commande pilote. Tant que le pilote ne déplace pas la commande pilote, ni la position courante ni l'écart n'évoluent ce qui implique que l'ordre donné à au moins un actionneur est constant. Si le pilote éloigne la commande pilote de la position équivalente, alors la deuxième loi de pilotage interprète normalement le changement de consigne et modifie l'ordre donné à au moins un actionneur. L'écart n'est pas modifié. Si le pilote rapproche la commande pilote de la position équivalente alors l'écart est diminué en proportion et l'ordre donné à au moins un actionneur est inchangé. Le rapprochement de la commande pilote de la position équivalente peut être déterminé par des méthodes usuelles. Par exemple, la somme de la valeur d'un paramètre représentant la position courante et de la valeur de ce paramètre pour la position théorique est surveillée. Si cette somme diminue d'une certaine quantité, alors la commande pilote se rapproche de la position équivalente. Dès lors, l'écart est par exemple réduit de cette même quantité. Ce procédé n'a rien d'évident en raison notamment de cette procédure. En effet, tant que l'écart n'est pas nul, un rapprochement de la commande pilote vers une position équivalente n'a pas d'effet sur les actionneurs et donc sur le comportement du véhicule. Cette caractéristique peut paraître surprenante. Néanmoins, la demanderesse note que les lois de pilotage, les écarts et les amplitudes de déplacement d'une commande pilote sont tels que ce fonctionnement non linéaire de la commande pilote peut être peu gênant pour un pilote au regard des avantages offert par l'invention, voire peu perceptible par un pilote. En particulier, les écarts de sensibilité de commande entre les différents types de loi sur un axe donné sont raisonnables. De même, la position théorique peut être relativement proche de butées de commande ce qui pourrait décontenancer un pilote. Toutefois, les lois de pilotage, les écarts et les amplitudes de déplacement d'une commande pilote sont tels que ce fonctionnement peut être peu gênant pour un pilote. Un constructeur peut notamment établir les lois de pilotage et leurs conditions d'application pour éviter qu'une position équivalente soit en dehors du domaine de fonctionnement d'un actionneur par exemple. Ainsi, en allant à l'encontre de préjugés, l'invention propose un procédé tendant à optimiser les transitions de commande lors de la manoeuvre d'une commande pilote par un individu. En particulier, le véhicule applique à tout moment une loi de pilotage, et non pas une éventuelle loi hybride pouvant être difficile à piloter. De plus, la mise en place d'un écart entre une position courante et une position équivalente tend à permettre à un pilote de bien situer la position courante de la commande pilote dans le cadre de la loi de pilotage appliquée après la transition. Par ailleurs, l'invention permet d'utiliser les modes de fonctionnement usuels durant une phase de pilotage entièrement automatique durant laquelle un équipage n'agit pas sur des commandes pilotes. Ce procédé peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles qui suivent. Selon un premier mode de réalisation, la transition de commande correspond à la transition entre la première loi de pilotage et une deuxième loi de pilotage, la première loi de pilotage étant appliquée avant la transition de commande, la deuxième loi de pilotage étant la loi dite « loi de pilotage après transition » qui est appliquée à partir de la transition de commande. Selon ce premier mode de réalisation, le véhicule est susceptible de mettre en oeuvre une pluralité de lois de pilotage. Par suite, une transition de commande se produit lors du passage d'une loi de pilotage à une autre loi de pilotage. Par exemple, le véhicule étant un aéronef, on peut déterminer la présence d'une transition de commande en déterminant une phase de vol courante de l'aéronef, la première loi de pilotage étant appliquée durant une première phase de vol, la deuxième loi de pilotage étant appliquée durant une deuxième phase de vol distincte de la première phase de vol. En fait, un constructeur peut déterminer une pluralité de phases de vol distinctes, chaque phase de vol étant associée à au moins une loi de pilotage. En particulier, l'expression « phase de vol » peut couvrir des phases d'évolution d'un véhicule au sol. A titre non limitatif, les phases de vol peuvent aussi comprendre au moins une phase de vol se produisant lorsqu'au moins une partie d'un atterrisseur est en contact avec le sol, et au moins une phase de vol se produisant lorsqu'un atterrisseur n'est pas en contact avec le sol. En particulier, les phases de vol peuvent comprendre une phase de vol hors sol en vol stationnaire, une phase de vol hors sol à basse vitesse et une phase de vol hors sol à grande vitesse. Ces différentes phases de vol peuvent être identifiées à l'aide d'au moins un capteur d'effort agencé sur un atterrisseur et d'au moins un moyen de mesure de la vitesse d'avancement d'un aéronef. On peut aussi déterminer une transition de commande en surveillant une unité de sélection qui permet de déterminer la loi de pilotage à appliquer. Par exemple, le véhicule peut comprendre un bouton, une commande vocale, une commande tactile ou équivalente permettant à un pilote de choisir la loi de pilotage à appliquer. Pour déterminer la position équivalente d'une commande pilote, on détermine la position théorique que doit atteindre ladite commande pilote pour transmettre un objectif en appliquant ladite deuxième loi de pilotage identique à un objectif généré en appliquant ladite première loi de pilotage lorsque ladite commande pilote est dans ladite position courante. Selon une première alternative du premier mode de réalisation, la première loi de pilotage et ladite deuxième loi de pilotage générant un objectif relatif à un même paramètre, pour déterminer ladite position équivalente, on réalise les étapes suivantes :
Dès lors, durant une première phase, la première loi de pilotage est appliquée en y introduisant la valeur d'au moins une variable de position, la valeur de cette variable de position étant déterminée par la position courante de la commande pilote. La première loi de pilotage génère alors un objectif courant utilisé pour commander au moins un actionneur. Durant une deuxième phase, la deuxième loi de pilotage est appliquée en y introduisant ledit objectif courant. La deuxième loi de pilotage permet alors de déterminer une position théorique de la commande pilote permettant d'atteindre ledit objectif courant. Selon une deuxième alternative du premier mode de réalisation, chaque loi de pilotage étant fonction d'au moins une variable de position et d'une variable de référence correspondant à ladite position neutre, ladite première loi de pilotage générant un premier objectif relatif à un premier paramètre et ladite deuxième loi de pilotage générant un deuxième objectif relatif à un deuxième paramètre différent dudit premier paramètre, pour déterminer ladite position équivalente :
Par exemple, la première loi de pilotage détermine un objectif de vitesse sol, la deuxième loi de pilotage déterminant un objectif de vitesse air indiquée dite « indicated air speed » en langue anglaise. Une logique de commutation basée entre autres sur les vitesses sol et air du véhicule organise la commutation entre les deux lois de pilotage. Avant la transition d'une loi vers l'autre, des références équivalentes sont calculées. Par exemple, avant la transition de la première loi de pilotage de la vitesse sol vers la deuxième loi de pilotage de la vitesse air indiquée, on détermine la valeur dite « valeur de correspondance » du deuxième paramètre à savoir de la vitesse air indiquée courante. La valeur de correspondance peut être mesurée, calculée ou estimée. Eventuellement et selon l'exemple précédent, la valeur de correspondance peut être estimée en réalisant la somme de la vitesse sol de référence avant de la transition et d'une estimation de la vitesse du vent dans l'axe longitudinal du véhicule. Cette valeur de correspondance est alors affectée à la position neutre de la commande pilote pour l'application de la deuxième loi de pilotage. Par suite, si la commande pilote n'est pas manoeuvrée, l'application de la deuxième loi de pilotage induit la génération d'un objectif de vitesse air indiquée atteignant la valeur de correspondance. Cette position neutre représente aussi la position équivalente à partir de laquelle un écart avec la position courante est déterminé. Selon une troisième alternative du premier mode de réalisation, chaque loi de pilotage étant fonction d'au moins une variable de position et d'une variable de référence correspondant à ladite position neutre, ladite première loi de pilotage générant un premier objectif relatif à un premier paramètre et ladite deuxième loi de pilotage générant un deuxième objectif relatif à un deuxième paramètre différent dudit premier paramètre, pour déterminer ladite position équivalente :
Au moment de la transition, la deuxième loi de pilotage est appliquée en affectant à la variable de référence la valeur pondérée, et en affectant une valeur corrigée à la variable de position, ladite valeur corrigée étant déterminée en fonction de ladite position courante de ladite commande pilote et dudit écart. Un deuxième mode de réalisation consiste à appliquer le procédé lors d'un changement de référence d'une commande pilote. Ainsi, la commande pilote étant dans une position neutre en l'absence d'effort exercé sur cette commande pilote par un individu, ladite première loi de pilotage étant fonction d'au moins une variable de position et d'une variable de référence correspondant à ladite position neutre, ladite loi de pilotage après transition étant ladite première loi de pilotage, ladite transition de commande correspond à la transition entre une valeur de référence dite « première valeur de référence » et une valeur de référence dite « deuxième valeur de référence » de la variable de référence. En outre, la commande pilote étant dans une position neutre en l'absence d'effort exercé sur cette commande pilote par un individu, ladite première loi de pilotage étant fonction d'au moins une variable de position et d'une variable de référence correspondant à ladite position neutre, ladite position équivalente est ladite position neutre. Par exemple, un pilote déplace un mini-manche et spécifie à l'aide d'un bouton que l'ordre transmis par le mini-manche doit désormais correspondre à l'ordre devant être transmis dans la position neutre du mini-manche. Le procédé selon l'invention tend à éviter une discontinuité dans cette situation. Par exemple, on peut aussi déterminer ladite transition de commande en surveillant une unité de réglage qui règle ladite variable de référence. Ainsi, un mini-manche contrôle par exemple une première loi de pilotage mettant en oeuvre une première valeur de référence de la variable de référence. Un pilote bascule le mini-manche et spécifie que l'objectif en résultant représente une deuxième valeur de référence de cette variable de référence. La première loi de pilotage est alors modifiée pour affecter cette deuxième valeur de référence à la variable de référence. De plus, un écart séparant la position courante ayant généré la deuxième valeur de référence et la position neutre est déterminé. Par suite, la première loi de pilotage est utilisée en y introduisant non pas la valeur du paramètre contrôlé par le mini-manche, mais une valeur corrigée dépendant de cette valeur et dudit écart. Outre un procédé, l'invention vise un véhicule appliquant ce procédé. Selon l'invention, un véhicule est muni d'au moins un organe de direction, ledit véhicule comprenant au moins un actionneur agissant sur ledit organe de direction, ledit véhicule ayant au moins une commande pilote pour commander un actionneur afin d'agir sur ledit organe de direction, Ce véhicule comporte :
Par ailleurs, le véhicule peut comporter une unité de pilotage reliée à l'unité de traitement, audit actionneur, l'unité de pilotage comportant un sous-ensemble de calcul pour appliquer ledit procédé. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. La Ce véhicule 1 est muni d'au moins un organe de direction 2 utilisé pour diriger le véhicule. Selon l'exemple de la Néanmoins, un organe de direction peut comprendre de manière non exhaustive une roue, un aileron, une gouverne, un volet... Pour mouvoir un organe de direction, le véhicule est pourvu d'au moins un actionneur 10. Selon l'exemple de la Toutefois, tout type d'actionneurs peut être utilisé, tel qu'un actionneur piézoélectrique ou un actionneur rotatif par exemple. Au moins un actionneur peut être commandé par un pilote. Par suite, le véhicule comporte au moins une commande pilote 15 apte à générer un ordre de commande transmis à un actionneur. La commande pilote peut contrôler au moins un actionneur en transmettant mécaniquement un ordre à une unité de traitement 30. Néanmoins, la commande pilote peut transmette un signal électrique ou optique par exemple pour contrôler au moins un organe de direction. Dès lors, la commande pilote comporte au moins un capteur 20 pour déterminer la position dans l'espace de la commande pilote par rapport à une position neutre POS0 de référence. Selon l'exemple de la Cette commande pilote 15 peut comprendre un manche 16 porté par un support 17. Ce manche s'étend en élévation le long d'un axe en élévation Z. En outre, le manche 16 peut être déplacé dans un volume conique. Par suite, le manche 16 est mobile en rotation autour d'un axe longitudinal X et d'un axe transversal Y. Par suite et en référence à la De même, un deuxième capteur de déplacement usuel peut déterminer la position du manche 16 par rapport à l'axe longitudinal X, en mesurant un angle de rotation α. Selon l'exemple de la Cette commande pilote transmet donc au moins un signal à une unité de traitement 30. Cette unité de traitement 30 est ainsi reliée à chaque capteur 20 permettant de déterminer la position courante de la commande pilote. Plus précisément, l'unité de traitement 30 est connectée directement à chaque capteur ou indirectement par une unité intermédiaire. L'unité de traitement peut être du type connu dénommée « Primary Flight Control System » en langue anglaise. De plus, l'unité de traitement comporte une mémoire 31 mémorisant notamment des lois de pilotage à appliquer pour générer un objectif. La mémoire 31 peut comprendre une ou plusieurs unités de stockage. Chaque loi de pilotage mémorisée détermine un objectif en fonction d'au moins une variable dite « variable de position », la valeur de la variable de position étant déterminée par la position de la commande pilote dans l'espace. De plus, au moins une loi de pilotage peut comprendre une variable de référence ayant une valeur de référence correspondant à la valeur que doit atteindre la variable de position lorsque la commande pilote est dans la position neutre. Par exemple à titre illustratif, une première loi de pilotage est de la forme suivante : Lorsque la commande pilote est dans la position neutre, V1 vaut alors zéro. La valeur de référence de la variable de référence V0 peut en outre être modifiée en utilisant une unité de réglage 50 reliée à l'unité de traitement 30. Par exemple, cette unité de réglage comporte un bouton agencé sur la commande pilote correspondante. Toutefois, tout moyen tactile, vocal, ou encore visuel peut être utilisé. Cette loi de pilotage est donnée à titre illustratif. Pour déterminer l'objectif à atteindre, l'unité de traitement 30 comprend un calculateur 32 exécutant des instructions mémorisées dans la mémoire 31. Notamment, le calculateur détermine la loi de pilotage requise, et introduit dans cette loi de pilotage requise les valeurs de chaque variable de position représentant la position courante de la commande pilote. Un tel calculateur peut être un calculateur usuel. Par exemple, le calculateur peut comprendre un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, ou encore au moins un circuit logique. Pour déterminer la loi de pilotage requise, l'unité de traitement 30 peut être reliée à des instruments de mesure 70 du véhicule. De tels instruments de mesure 70 peuvent comprendre des moyens de mesure usuels pour mesurer au moins une vitesse du véhicule, des moyens de mesure pour mesurer au moins un effort exercé sur au moins un train d'atterrissage... En particulier, les instruments de mesure 70 peuvent inclure des moyens anémométriques (de type sonde Pitot, anémométrie laser...), des moyens de positionnement par satellite (position, absolue, vitesse sol), et des moyens de mesures inertielles de la dynamique du véhicule (vitesses angulaires, facteur de charge). L'unité de traitement 30 peut aussi être reliée à une unité de sélection 60 permettant de déterminer la loi de pilotage à appliquer. Par exemple, cette unité de sélection comporte un bouton rotatif. Toutefois, tout moyen tactile, vocal, ou encore visuel peut être utilisé. L'objectif déterminé par une loi de pilotage permet de commander un actionneur 10 afin de diriger le véhicule. Cet objectif peut être une commande directement exploitable par un actionneur 10. Dès lors, l'unité de traitement est directement reliée à l'actionneur à l'aide d'une liaison 80 représentée en pointillés. Toutefois, l'objectif peut être d'une nature non exploitable par un actionneur. Par exemple, l'objectif peut être une valeur de vitesse sol à atteindre. Pour atteindre cette vitesse sol, plusieurs organes de direction peuvent être déplacés par plusieurs actionneurs. Dès lors, l'unité de traitement est reliée à une unité de pilotage 40 interposée entre les actionneurs 10 et l'unité de traitement 30. Eventuellement, l'unité de traitement 30 et l'unité de pilotage 40 sont confondues au sein d'un même équipement. Cette unité de pilotage 40 peut comprendre une mémoire 41 et un sous-ensemble de calcul 42. Le sous-ensemble de calcul 42 exécute alors des instructions par exemple mémorisées dans la mémoire 41 pour déterminer les consignes à transmettre à au moins un actionneur 10 pour atteindre l'objectif transmis par l'unité de traitement. Par exemple, la mémoire contient des lois fournissant des consignes à transmettre auxdits actionneurs en fonction de l'objectif reçu. La Durant une première étape STP1, la position courante d'une commande pilote est transmise à l'unité de traitement, au moins un actionneur étant commandé en affectant la valeur d'au moins un paramètre représentant cette position courante à au moins une variable de position d'une première loi de pilotage. En reprenant l'exemple précédent, la première loi de pilotage est de la forme Obj = C1 * (V1 + V0) + C2. Un capteur mesure par exemple la rotation d'une partie d'une commande pilote autour d'un axe par rapport à la position neutre. L'unité de traitement reçoit un signal représentant l'angle mesuré. L'unité de traitement assigne alors à la variable de position V1 la valeur de l'angle mesuré pour déterminer l'objectif Obj à atteindre. L'objectif Obj est alors transmis directement ou indirectement à au moins un actionneur 10. En parallèle, durant une deuxième étape STP2, une position équivalente de la commande pilote est déterminée, par exemple en déterminant la valeur de chaque variable de position représentant cette position équivalente dans la loi de pilotage concernée. Cette position équivalente représente la position théorique que la commande pilote 15 doit atteindre suite à une transition de commande pour ne pas requérir une action des actionneurs 10 au moment de la transition de commande. L'unité de traitement détermine alors la loi de pilotage à appliquer au moment d'une future transition de commande. Cette loi de pilotage est dite «loi de pilotage après transition » Par exemple, une transition de commande peut conduire à appliquer une deuxième loi de pilotage de la forme : Selon cet exemple, la première loi de pilotage et la deuxième loi de pilotage génèrent un même objectif Obj. A titre illustratif, la première loi de pilotage et la deuxième loi de pilotage génèrent un objectif d'assiette en tangage de l'aéronef, la valeur de cet objectif étant néanmoins calculée en appliquant deux lois différentes. Par exemple, la première loi de pilotage génère un objectif d'assiette en tangage pour tenir une vitesse sol de consigne, et la deuxième loi de pilotage génère un objectif d'assiette en tangage pour tenir une vitesse air de consigne. L'unité de traitement détermine alors la valeur de la variable de position V1' à atteindre pour ne pas modifier l'objectif. Cette valeur de la variable de position V1' représente en effet la position équivalente que devrait atteindre la commande pilote pour ne pas induire de modification des actionneurs au moment de la transition. Durant une étape STP3, au moins un écart entre ladite position équivalente et ladite position courante est déterminé. Par exemple, un écart est déterminé pour chaque variable de position représentant la position d'une commande pilote dans la loi de pilotage concernée. Selon une première alternative, un écart est égal à une différence entre la position équivalente et la position courante. Par exemple, l'écart est égal à une différence entre la valeur d'une variable de position représentant la position équivalente et la valeur de cette même variable de position représentant la position courante soit V1'-V1 selon l'exemple précédent. Selon une deuxième alternative, un écart est égal à une différence entre la position courante et la position équivalente. Par exemple, l'écart est égal à une différence entre la valeur d'une variable de position représentant la position courante et la valeur de cette même variable de position représentant la position équivalente soit V1-V1' selon l'exemple précédent. Durant une quatrième étape STP4, des équipements du véhicule déterminent si une transition de commande doit être opérée. Une transition de commande peut intervenir lorsqu'une première loi de pilotage doit être remplacée par une deuxième loi de pilotage. Cette modification de la loi de pilotage à appliquer peut être requise par un pilote manipulant l'unité de sélection 60. Ainsi, une transition doit être mise en oeuvre suite à une manoeuvre de l'unité de sélection 60. Selon une autre possibilité applicable à un aéronef, des lois de pilotage sont associées à des phases de vol. Par exemple, une loi de pilotage est appliquée durant une phase de vol, et une autre loi de pilotage est appliquée durant une autre phase de vol. Dès lors, l'unité de traitement sollicite les instruments de mesure 70 pour déterminer la phase de vol courante et la loi de pilotage à appliquer. Une transition de commande peut aussi intervenir en modifiant la valeur de référence d'une variable de référence représentant une commande pilote dans une position neutre. L'unité de traitement surveille ainsi l'unité de réglage 50 pour déterminer si un pilote requiert une telle modification. Par conséquent, l'unité de traitement est en relation avec de multiples organes pour déterminer la présence d'une transition de commande, à savoir la présence de faits devant induire la transition de commande. Si une transition de commande est requise, l'objectif servant à contrôler au moins un actionneur est déterminé en appliquant une loi de pilotage dite « loi de pilotage après transition » Suivant la situation, la loi de pilotage après transition peut être une deuxième loi de pilotage distincte de la première loi de pilotage précédemment utilisée, ou la première loi de pilotage précédemment utilisée mais pourvue d'au moins une variable de référence amendée. Toutefois, chaque valeur de position introduite dans la loi de pilotage après transition est corrigée en fonction de l'écart correspondant. La valeur corrigée introduite dans la loi de pilotage après transition est donc déterminée en fonction de la position courante de la commande pilote et d'un écart. Selon la première alternative précédente, la valeur corrigée d'une variable de position est égale à la somme de la valeur de la variable de position représentant la position courante de la commande pilote et de l'écart correspondant. Selon la deuxième alternative précédente, la valeur corrigée d'une variable de position est égale à la différence de la valeur de la variable de position représentant la position courante de la commande pilote et de l'écart correspondant. En outre, l'unité de traitement détermine si la commande pilote est déplacée par un pilote par des méthodes usuelles, et par exemple une méthode de sommation. Si le pilote rapproche la commande pilote de la position équivalente et tant que ledit écart est non nul, l'unité de traitement réduit la valeur de cet écart proportionnellement au déplacement de la commande pilote. La variable de position n'est plus corrigée lorsque l'écart devient nul. Les Selon la Avant la transition, la commande pilote est dans la première position POSINI. L'objectif est alors déterminé en affectant l'angle de rotation β1 à la variable de position V1. De plus, l'unité de traitement détermine la position équivalente POSEQUI, en déterminant que la variable de position V1' de la deuxième loi de pilotage doit atteindre un angle de rotation β2 pour que la première loi de pilotage et la deuxième loi de pilotage génère le même objectif. L'unité de traitement en déduit un écart DIFF séparant la position courante de la position théorique. Lorsque la transition de la première loi de pilotage à la deuxième loi de pilotage est requise, l'unité de traitement met en oeuvre la deuxième loi de pilotage. L'unité de traitement affecte alors une valeur corrigée à la variable de position V1' de la deuxième loi de pilotage. Ainsi, l'unité de traitement considère selon l'alternative appliquée que la variable de position V1' est égale :
En outre, la valeur de l'écart DIFF diminue lorsque la commande pilote se rapproche de la position équivalente POSEQUI. Par exemple, si la commande pilote est basculée d'un angle de 2 degrés vers la position équivalente, l'écart DIFF est définitivement réduit de cet angle de 2 degrés. Selon la La deuxième loi de pilotage est alors par exemple de la forme : Obj' = C1' * (V1' + V0') + C2' Avant la transition, la commande pilote est dans la première position POSINI. L'objectif Obj est alors déterminé en affectant l'angle β3 à la variable de position V1 dans la première loi de pilotage. Par exemple, cet objectif est relatif à un paramètre de vitesse sol. La deuxième loi de pilotage est alors par exemple de la forme : Obj' = C1' * (V1' + V0') + C2'. L'objectif Obj' déterminé par la deuxième loi de pilotage est par exemple un objectif de vitesse air indiquée. Selon le procédé de l'invention, on détermine la valeur courante du deuxième paramètre dite « valeur de correspondance », à savoir la vitesse air indiquée courante selon cet exemple. L'unité de traitement peut faire appel aux instruments de mesure 70 par exemple pour déterminer cette valeur courante du deuxième paramètre faisant l'objet de la deuxième loi de pilotage. La valeur de correspondance peut de manière alternative être estimée. L'unité de traitement affecte alors à la variable de référence V0' de la deuxième loi de pilotage la valeur de correspondance, ladite position neutre représentant ladite position équivalente. De plus, l'unité de traitement considère que la position équivalente POSEQUI de la commande pilote est la position neutre POS0. L'unité de traitement en déduit un écart DIFF séparant la position courante de la position théorique. Lorsque la transition de la première loi de pilotage à la deuxième loi de pilotage est requise, l'unité de traitement met en oeuvre la deuxième loi de pilotage. L'unité de traitement applique alors une valeur corrigée à la variable de position V1' de la deuxième loi de pilotage. Ainsi, l'unité de traitement considère selon l'alternative appliquée que la variable de position V1' est égale :
En outre, la valeur de l'écart DIFF diminue lorsque la commande pilote se rapproche de la position équivalente POSEQUI. Selon la Avant la transition, la commande pilote est dans la première position POSINI. L'objectif Obj est alors déterminé en affectant l'angle β4 à la variable de position V1 dans la première loi de pilotage, et en affectant une première valeur de référence V11 à la variable de référence V1. Dès lors, l'objectif Obj est déterminé par la relation suivante : Obj = C1 * (β4 + V11) + C2. L'objectif Obj' déterminé par la deuxième loi de pilotage est par exemple un objectif de vitesse air indiquée. Ce pilote manipule par exemple de l'unité de réglage 50 pour indiquer que l'objectif atteint dit « objectif de référence » doit être l'objectif lorsque la commande pilote est dans la position neutre. Dès lors, l'unité de traitement détermine la deuxième valeur de référence V12 que doit atteindre la variable de référence lorsque la commande pilote est dans la position nulle. Selon l'exemple présenté, cette deuxième valeur de référence est alors égale : V12 = (Obj - C2) / C1. De plus, l'unité de traitement considère que la position équivalente POSEQUI de la commande pilote est la position neutre POS0. L'unité de traitement en déduit un écart DIFF séparant la position courante de la position théorique. Suite à la transition, l'unité de traitement modifie la première loi de pilotage en affectant la deuxième valeur de référence V12 à la variable de référence soit : Obj = C1 * (V1 + V12) + C2. L'unité de traitement applique alors une valeur corrigée à la variable de position V1 de la deuxième loi de pilotage. De plus, l'unité de traitement considère selon l'alternative appliquée que la variable de position V1 est égale :
En outre, la valeur de l'écart DIFF diminue lorsque la commande pilote se rapproche de la position équivalente POSEQUI. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. |
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