Arrière-plan de l'invention

L'invention se rapporte au domaine général de l'amélioration des performances des systèmes dont le fonctionnement repose sur l'utilisation d'un modèle numérique dont au moins un paramètre dépend d'une mesure réalisée par un capteur.

II est en effet fréquent que des capteurs souffrent, lors d'une mesure, d'une certaine inertie, propre à chaque capteur et qui dépend, notamment de la masse ou de la taille de ce capteur. Cette inertie se traduit par un décalage temporel entre le moment où la mesure est réalisée par le capteur et le moment où celui-ci délivre un signal en réponse à cette mesure. On parle aussi « d'effet de traînage ».

Pour pallier cet inconvénient, il est connu de modéliser l'inertie du capteur à l'aide d'un filtre paramétré par une constante de temps modélisant le temps de réponse du capteur, autrement dit son inertie.

Ces méthodes, notamment décrites dans le document US 5,080,496 utilisent des abaques figés et s'appliquent difficilement notamment lorsque la constante de temps du capteur dépend de son environnement d'utilisation ou lorsque la constante de temps du capteur est susceptible de varier fortement d'un capteur à l'autre.

Le document WO 2010/067009 présente un procédé de correction d'un signal de mesure délivré par un capteur de température permettant une compensation de l'effet de traînage introduit par ce capteur, quelle que soit la constante de temps de ce capteur.

Cette méthode utilise un modèle numérique de la température mesurée par le capteur. Cependant, des erreurs sur ce modèle peuvent conduire à une sur-estimation ou une sous-estimation de l'évolution de la température pendant le transitoire mécanique, jusqu'à ce que la mesure de température converge et se stabilise.

L'invention vise notamment à pallier cet inconvénient. Obiet et résumé de l'invention

La présente invention répond à ce besoin en proposant un procédé de recalage d'un modèle numérique de base, ce procédé comportant :

- une étape de détection d'un état stable d'au moins un premier paramètre de ce modèle, ce premier paramètre étant représentatif d'un signal délivré par un capteur ;

- une étape d'obtention d'un paramètre de recalage de ce modèle, pendant l'état stable du premier paramètre, en fonction du premier paramètre, d'un deuxième paramètre du modèle, et du modèle numérique de base ; et

- une étape d'obtention d'un modèle recalé à partir du modèle numérique de base et du paramètre de recalage.

Ainsi, et d'une façon générale, l'invention propose une solution autonome pour recaler automatiquement un modèle numérique sur la mesure du signal délivré par le capteur lorsque celle-ci est stabilisée et ne subit donc plus d'erreur liée à son traînage.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de recalage selon l'invention comporte :

- une étape préliminaire de partitionnement du domaine des valeurs possibles du deuxième paramètre en une pluralité de plages ;

- une étape de détermination et de mémorisation de la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre pendant l'état stable du premier paramètre ;

- une étape de calcul ou d'estimation d'une valeur locale de recalage et d'attribution de cette valeur locale à au moins une de ces plages ;

- ledit paramètre de recalage étant obtenu à partir des valeurs locales de recalage et de la valeur courante dudit deuxième paramètre.

Ce mode particulier de réalisation permet avantageusement de discrétiser le modèle numérique de base en fonction du deuxième paramètre en attribuant à chacune des plages définies par ces valeurs discrètes une valeur unique de recalage pour l'ensemble de la plage.

Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, la valeur locale de recalage attribuée à l'une des plages est une valeur attribuée à une autre plage, cette autre plage étant déterminée à partir d'une table de vérité.

Ce mode particulier de réalisation permet de pallier à la situation dans laquelle les valeurs locales de recalage n'ont pas été attribuées à toutes les plages.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé selon l'invention, comporte, pour au moins une partie du domaine des valeurs possibles du deuxième paramètre, une étape d'interpolation du paramètre de recalage à partir d'au moins une des valeurs locales de recalage.

Dans ce mode de réalisation, la précision de l'interpolation peut être facilement améliorée en augmentant le nombre.de plages précitées.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de recalage selon l'invention est mis en oeuvre dans un turboréacteur une fois et une seule par vol et il comporte après la détermination de la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre, une étape de mémorisation, dans une mémoire non volatile associée à cette plage, du deuxième paramètre et de la valeur locale de recalage.

Ce mode de réalisation permet le recalage automatique du modèle de façon suffisamment fréquente pour corriger le modèle des effets liés aux dérives dans le temps notamment dans le cas du vieillissement du turboréacteur.

Le fait de mémoriser les gains d'un vol à l'autre permet de garantir une compensation optimisée dès le premier transitoire.

Dans un mode particulier de réalisation, le modèle est une loi de gain donnant le rapport entre deux températures à deux étages différents du turboréacteur en fonction d'une vitesse de rotation d'une soufflante du turboréacteur, le premier paramètre est l'une desdites températures et le deuxième paramètre étant ladite vitesse de rotation.

La présente invention, peut, dans ce mode de réalisation, perfectionner la méthode décrite dans le document WO 2010/067009.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de recalage selon l'invention comporte une étape de calcul d'une valeur corrigée du premier paramètre à partir de la valeur courante du premier paramètre et du modèle recalé.

Dans un mode particulier de réalisation, l'étape de mémorisation de la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre est effectuée sous condition du résultat positif d'une étape de vérification de l'état démarré d'un moteur du turboréacteur. Cela permet de s'assurer de la précision de la mesure.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de recalage selon l'invention comporte une étape de lissage du paramètre de recalage.

Corrélativement, l'invention vise un système de recalage d'un modèle numérique de base, ce système comportant :

- un module de détection d'un état stable d'au moins un premier paramètre du modèle, ce premier paramètre étant représentatif d'un signal délivré par un capteur ;

- un module d'obtention d'un paramètre de recalage du modèle, pendant l'état stable du premier paramètre, en fonction du premier paramètre, d'un deuxième paramètre du modèle, et du modèle numérique de base ; et

- un module d'obtention d'un modèle recalé à partir du modèle numérique de base et du paramètre de recalage.

Comme mentionné précédemment, du fait de ses caractéristiques et avantages précités, l'invention a une application privilégiée mais non limitative dans le domaine de l'aéronautique et plus particulièrement dans le domaine de la régulation et du pilotage de moteurs d'aéronef.

Ainsi, l'invention vise aussi un turboréacteur comportant un système de recalage d'un modèle numérique de base conforme à l'invention.

L'invention vise aussi une utilisation d'un procédé de recalage comme mentionné ci-dessus, dans lequel on utilise, pour réguler le turboréacteur, le premier paramètre du modèle recalé, à la place du premier paramètre représentatif du signal délivré par le capteur, ce signal délivré par ledit capteur n'étant utilisé que pour recaler le modèle de base et obtenir le modèle recalé. Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple dépourvu de tout caractère limitatif.

Sur les figures :

- la figure 1 représente de façon schématique un modèle numérique pouvant être recalé par un système et un procédé conformes à l'invention ;

- la figure 2 représente, de façon schématique, un système de recalage conforme à un mode particulier de réalisation de l'invention ;

- la figure 3 représente, sous forme d'organigramme, les principales étapes d'un procédé de recaiage conforme à un mode particulier de réalisation de l'invention ;

- la figure 4 représente, de façon schématique, un module de détection d'un état stable, pouvant être utilisé dans le système de la figure 2 ;

- la figure 5 représente, de façon schématique, un module pouvant être utilisé dans le système de la figure 2 pour détecter et mémoriser une plage du deuxième paramètre ; ;

- la figure 6 représente une table de vérité pouvant être utilisée dans le système de la figure 2 ;

- la figure 7 représente, de façon schématique, un module pouvant être utilisé dans le système de la figure 2 pour mémoriser des valeurs locales de recalage ;

- la figure 8 représente le résultat d'une étape d'interpolation d'un mode particulier de réalisation d'un procédé conforme à l'invention ;

- la figure 9 représente, de façon schématique, un module de sélection d'un paramètre de recalage pouvant être utilisé dans le système de la figure 2.

Description détaillée d'un mode de réalisation

Nous allons maintenant décrire un système et un procédé de recalage d'un modèle numérique de base, conformément à un mode particulier de réalisation de l'invention. Dans l'exemple décrit ici, le modèle numérique de base que l'on cherche à recaler est celui d'une loi de gain permettant la correction d'un signal de mesure T25 délivré par un capteur présentant une inertie thermique et utilisé pour la régulation d'un turboréacteur d'un avion. Plus précisément, en référence à la figure 1, ce modèle permet d'estimer un rapport de températures T25/T12 en fonction de la vitesse PCN12R de rotation d'une soufflante de ce turboréacteur, T12 représentant la température à l'entrée de la soufflante et T25 la température en entrée du compresseur haute-pression du turboréacteur.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, on partitionne le domaine des valeurs possibles de la vitesse PCN12R (deuxième paramètre au sens de l'invention) en trois plages PLI, PL2, PL3. Ce choix de trois plages n'est pas limitatif, l'invention pouvant s'appliquer à un nombre quelconque de plages.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les trois plages PLI, PL2,

PL3 de la vitesse de rotation PCN12R sont les plages [0 ; 40], [40 ; 80], [80, ...].

Les figures 2 et 3 représentent respectivement un système de recalage et un procédé de recalage aptes à recaler le modèle numérique de base de la figure 1.

L'étape E5 de partitionnement du domaine des valeurs possibles de la vitesse de rotation de la soufflante (deuxième paramètre au sens de l'invention) est une étape préliminaire pouvant être effectuée lors d'une phase de test, cette étape consistant principalement à choisir le nombre approprié de plages et les bornes de ces plages.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, le système 1 comporte notamment :

un capteur 3 de la température T25 ;

un module 10 de détection d'un état stable d'une mesure du signal délivré par ce capteur (premier paramètre au sens de l'invention) ;

un module 20 de calcul d'une valeur locale de recalage ;

un module 30 pour déterminer et mémoriser la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre (vitesse de rotation de la soufflante) pendant l'état stabilisé du premier paramètre

(température T25) ; une table de vérité 40 ;

un module 50 de mémorisation d'une valeur locale de recalage et de la valeur courante du deuxième paramètre pour chacune des plages ;

- un module 60 d'interpolation des valeurs locales de recalage ; un module 70 de sélection du paramètre de recalage à partir des valeurs locales de recalage et de la valeur courante du deuxième paramètre ; et

un module 80 de correction du modèle de base en fonction du paramètre de recalage.

De façon corollaire, les principales étapes du procédé de recalage de la figure 3 sont :

une étape E5 préliminaire de partitionnement du domaine des valeurs possibles du deuxième paramètre ;

- une étape E10 de détection d'un état stable de la température T25 (premier paramètre au sens de l'invention) ;

une étape E20 de calcul d'une valeur locale de recalage ;

une étape E30 de détermination et de mémorisation de la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre pendant l'état stabilisé du premier paramètre.

une étape E40 de mémorisation de la valeur locale de recalage et de la valeur courante du deuxième paramètre pour chacune des plages ;

une étape E50 d'interpolation des valeurs locales de recalage ; - une étape E60 d'obtention du paramètre de recalage à partir des valeurs locales de recalage et de la valeur courante du deuxième paramètre ;

une étape E70 d'obtention du modèle recalé à partir du modèle numérique de base et du paramètre de recalage.

Dans la suite de la description, on considère des signaux et des paramètres échantillonnés à une période d'échantillonnage Te. Cette période d'échantillonnage est par exemple de l'ordre de 20 à 40 ms.

On notera cependant que l'invention peut également être mise en oeuvre avec des signaux et des paramètres continus.

La figure 4 représente un mode de réalisation particulier du module 10 de détection d'un état stable du premier paramètre. Dans l'exemple décrit ici, le module 10 reçoit en entrée le signal de mesure T25 délivré par le capteur 3 et fournit en sortie un signal T25STAB dès lors que la mesure est dans un état stable depuis au moins une durée prédéterminée de stabilisation DSTAB, par exemple de l'ordre de 5s.

Dans le mode particulier de réalisation décrit ici, ce module 10 comporte:

un module dérivateur 11 qui reçoit en entrée le signal de mesure T25 et fournit en sortie un signal S25 obtenu par dérivation du signal de mesure T25. Dans le mode de réalisation décrit ici, le module dérivateur 11 comporte une cellule de retard délivrant le signal de mesure T25 à l'instant (n-l).Te, un élément soustracteur permettant de soustraire au signal de mesure T25[/77e], le signal de mesure retardé J25[(n-l).Té\ et un élément diviseur adapté à diviser la somme ainsi obtenue par la période d'échantillonnage Te.

Dans ce mode de réalisation, le module dérivateur 11 est un filtre d'ordre 1. En variante, le module dérivateur 11 peut être un filtre d'ordre supérieur ;

un module de calcul 12 apte à évaluer la valeur absolue |S25| du signal dérivé S25 ;

un module comparateur 13 apte à comparer la valeur absolue |S25| avec un seuil proche de 0, par exemple 0.02 afin de détecter une phase de stabilité de la mesure ; et

un compteur 14 de la durée prédéterminée de stabilisation DSTAB, réinitialisé dès lors que la mesure n'est pas dans une phase de stabilité.

De retour à la figure 3, le système 1 selon l'invention comporte un module 20 de calcul d'une valeur locale de recalage KREC.

Dans le mode de réalisation décrit ici, ce module comporte :

- un premier diviseur 21 apte à évaluer le rapport T25/T12, lorsque la température T25 en entrée du compresseur haute pression est stabilisée ; et

un deuxième diviseur 22 apte à déterminer la valeur locale de recalage KREC à partir de ce rapport T25/T12 et d'un module 5 implémentant le modèle de base décrit précédemment en référence à la figure 1. Dans le mode de réalisation décrit ici, le système et le procédé de recalage selon l'invention associe cette valeur locale de recalage KREC Gainl, Gain2, Gain3 à au moins une des plages PLI, PL2, PL3 définies pendant l'étape préliminaire de partitionnement. La valeur locale de recalage, lorsqu'elle est associée à la plage PLi est aussi référencée Gaini.

A cet effet, le procédé selon l'invention comporte une étape E30 de détermination et de mémorisation de la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre pendant l'état stabilisé du premier paramètre.

De façon corollaire, le système 1 comporte un module 30 pour déterminer et mémoriser la plage dans laquelle se trouve le deuxième paramètre pendant l'état stabilisé du premier paramètre.

Un mode particulier de réalisation de ce module 30 est représenté à la figure 5.

Dans l'exemple décrit ici, le module 30 reçoit en entrée un signal PCN12R représentatif de la vitesse de rotation de la soufflante (deuxième paramètre au sens de l'invention), identifie une plage de gain conformément au modèle de la figure 1 et mémorise cette information dans une mémoire non volatile 325.

Plus précisément, le module 30 comporte un premier étage 31 permettant de déterminer la plage dans laquelle se situe la vitesse PCN12R de rotation de la soufflante, parmi les plages PLI à PL3 ([0 ; 40], [40 ; 80], [80, ...]) et un deuxième étage 32 permettant de mémoriser, dans la mémoire non volatile 325, une information selon laquelle un couple (valeur locale de recalage, vitesse de rotation de la soufflante) a été mémorisé pour cette plage.

De façon remarquable, dans ce mode de réalisation la première porte ET du premier étage 31 prend en entrée un signal MOT_ON, la valeur VRAI de ce signal étant représentative du fait qu'un moteur du turboréacteur a démarré. Cette condition supplémentaire pour mémoriser la plage de gain est vérifiée à l'étape E25 du procédé selon l'invention. En variante d'autres conditions pourraient être prises en compte.

Dans le mode de réalisation décrit ici, la phase d'identification de la plage de gain est effectuée à chaque cycle de vol, une seule fois par cycle de vol. Cette caractéristique, qui permet de rendre plus robuste le recalage, est implémentée, dans le mode de réalisation de la figure 5, en intercalant un inverseur 324 entre la sortie du retardateur 323 et une entrée de la porte logique ET 321.

Dans le mode de réalisation décrit ici, la mémorisation est réinitialisée à chaque arrêt moteur par le module 322 initialisé à FAUX (FALSE).

Dans le mode de réalisation décrit ici, le système 1 selon l'invention comporte une table de vérité 40 représentée à la figure 6. Cette table de vérité permet d'attribuer une valeur locale de recalage KREC à une plage non encore identifiée.

Par exemple, la ligne 6 représente la situation dans laquelle des valeurs locales de recalage Gainl et Gain3 ont été attribuées aux plages PLI et PL3 suite à la détection d'une vitesse de rotation de la soufflante dans chacune de ces plages, aucune valeur locale n'ayant été attribuée dans à la plage PL2. Dans ce cas, on attribue le gain Gain3 à la plage PL2 (Gain2 = Gain3). Le fonctionnement normal est celui dans lequel une valeur locale de recalage a été identifiée pour chaque des plages (table de vérité 40, ligne 8).

Le procédé selon l'invention comporte une étape E40 de mémorisation de la valeur locale de recalage Gain, et de la valeur du deuxième paramètre (noté PCN12Rj) pour chacune des plages PL,.

De façon corollaire, le système 1 selon l'invention comporte un module 50 de mémorisation de la valeur locale de recalage Gain, et de la valeur du deuxième paramètre (noté PCN12R,) pour chacune des plages U.

La figure 7 représente un exemple d'implémentation de ce module. Dans cet exemple, pour chacune des plages PLi ([0 ; 40], [40 ; 80], [80, ...]), on utilise un module 52i de mémorisation de la valeur locale de recalage (Gain,) et un module 54i de mémorisation du deuxième paramètre (vitesse de rotation de la soufflante PCN12Rj). Seuls ceux relatifs à la première plage PLI seront décrits.

Le module 52i de mémorisation du gain Gainl et le module 54i de mémorisation de la vitesse de rotation de la soufflante PCN12R1 reçoivent en entrée le signal TOPMEMOGAINl représentatif du fait qu'une vitesse de rotation de la soufflante PCN12R comprise dans la plage PLI ([0 ; 40]) a été détectée par le module 40, les autres conditions de mémorisation (température T25 stabilisée, moteur du turboréacteur démarré, ...) étant satisfaites.

Dans ces conditions, la valeur locale de recalage KREC calculée par le module 20 est attribuée à la plage PLI (et donc renommée Gainl) et mémorisée dans le module 52i. De même, la vitesse de rotation PCN12R est attribuée à la plage PLI (et donc renommée PCN12R1) et mémorisée dans le module 54i.

Comme mentionné précédemment, la table de vérité 40 permet d'assigner la valeur d'un autre gain Gain2 ou Gain3 au Gainl lorsque celui- ci n'a pas été déterminé. A cet effet, les sorties Gain2 et Gain3 des modules 522,3 de mémorisation des gains Gain2 et Gain3 sont redirigées vers l'entrée du module 52 de mémorisation du gain Gainl.

A ce stade du procédé, on a donc obtenu une valeur locale de recalage (Gain,) pour chacune des plages, associée à une valeur du deuxième paramètre (PCN12Ri, vitesse de rotation de la soufflante).

Dans le mode de réalisation décrit ici, le procédé selon l'invention comporte, pour au moins une partie du domaine des valeurs possibles du deuxième paramètre PCN12R, une étape E50 d'interpolation du paramètre de recalage à partir d'une ou plusieurs valeurs locales de recalage.

De la même façon, dans le mode de réalisation décrit ici, le système 1 selon l'invention comporte un module 60 d'obtention du paramètre de recalage par interpolation des valeurs locales de recalage. Dans l'exemple décrit ici, on applique plus précisément une interpolation linéaire entre Gainl et Gain2 si PCN12R est compris entre PCN12R1 et PCN12R2 et une interpolation linéaire entre Gain2 et Gain3 si PCN12R est compris entre PCN12R2 et PCN12R3.

On obtient :

Gainlto2 = Gainl + (Gain2-Gainl).(PCN12R-PCN12Rl)/(PCN12R2-PCN12Rl).

Gain2to3 = Gain2 + (Gain3-Gain2).(PCN12R-PCN12R2)/(PCN12R3-PCN12R2).

La figure 8 représente le résultat de l'étape E50 d'interpolation d'un mode particulier de réalisation d'un procédé conforme à l'invention.

Dans ce mode de réalisation particulier, on utilise en outre Gainl pour toute vitesse de rotation de la soufflante inférieure à PCN12R1 et Gain3 pour toute vitesse de rotation de la soufflante supérieure à PCN12R3.

Le paramètre de recalage GainF est obtenu (étape E60) à partir des valeurs locales de recalage Gainl, Gain2, Gain3 en fonction de la valeur courante du deuxième paramètre (vitesse de rotation de la soufflante) PCN12R.

De façon corollaire, dans le mode de réalisation décrit ici, le système 1 selon l'invention comporte un module 70 de sélection du paramètre de recalage à partir des valeurs locales de recalage en fonction de la valeur courante du deuxième paramètre PCN12R.

La figure 9 représente un mode de réalisation particulier du module 70 de sélection du gain final GainF. Ce module comporte trois comparateurs 72 aptes à comparer la vitesse de rotation de la soufflante PCN12R avec les valeurs PCN12R1, PCN12R2 et PCN12R3 correspondant aux trois plages de gains et mémorisées par le module 50.

Un numéro de gain NumeroGain est alors attribué en fonction du résultat de ces comparaisons.

- NumeroGain = 4 si PCN12R > PCN12R3

- NumeroGain = 3 si PCN12R3 > PCN12R > PCN12R2

- NumeroGain = 2 si PCN12R2 > PCN12R > PCN12R1

- NumeroGain = 1 si PCN12R1 > PCN12R

Le module 70 de sélection de gain comporte enfin un comparateur 74 apte à affecter au gain final GainF la valeur Gainl, Gainlto2, Gain2to3 ou Gain3 en fonction du numéro de gain NumeroGain.

Le procédé de recalage selon l'invention comporte une étape E70 d'obtention d'un modèle recalé à partir du modèle numérique de base 5 et du paramètre de recalage GainF.

De façon corollaire, le système 1 selon l'invention comporte un module 80 de correction du modèle de base 5 en fonction du gain final GainF. Dans ce mode de réalisation, ce module est constitué principalement par un multiplicateur 82.

Dans le mode de réalisation décrit ici, ce module 80 effectue en outre le recalage de la température T25 à partir de la température T12 courante et du modèle recalé (multiplicateur 84). On obtient ainsi un modèle recalé T25REC de la température T25.

Le modèle recalé T25REC de température est précis et peut, dans un mode particulier d'utilisation de l'invention, être utilisé à la place de la température T25 mesurée par le capteur. Dans ce mode de réalisation, le capteur 3 n'est finalement utilisé que pendant les phases stabilisées pour recaler le modèle. Dans le mode de réalisation décrit ici, le système 1 selon l'invention comporte un limiteur de gradient, intercalé entre la sortie du module de sélection de gain 70 et l'entrée du module 80 de correction du modèle de base de manière à lisser le passage d'un gain à un autre.

Dans le mode de réalisation décrit précédemment, le modèle de base représenté à la figure 1 est un modèle uni-dimensionnel. L'invention s'applique de la même façon dans le cas d'un modèle à plusieurs dimensions.