FR2629869A1 - Method and system for regulating the speed of rotation of a heat engine - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET SYSTEME DE REGULATION DE LA VITESSE DE ROTATION
D'UN MOTEUR THERMIQUE
L'invention concerne un procédé de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur thermique dotd d'un organe d'admission de carburant et d'au moins un organe portant une information de vitesse. Elle s'étend à un système de régulation de la vitesse d'un moteur thermique mettant en oeuvre ce procédé.METHOD AND SYSTEM FOR REGULATING ROTATION SPEED
OF A THERMAL ENGINE
The invention relates to a method for regulating the speed of rotation of a heat engine dotd of a fuel intake member and at least one member carrying a speed information. It extends to a speed control system of a heat engine implementing this method.
Les systèmes de régulation actuels sont du type comprenant
- un capteur magnétique disposé en regard d'un organe tournant du moteur et adapté pour engendrer un signai de vitesse lue représentatif de la vitesse de rotation de ce dernier,
- un potentiomètre adapté pour délivrer un signal représentatif d'une vitesse de consigne désirée,
- trois potentiomètres adaptés pour délivrer des signaux représentatifs des gains de régulation proportionnel Kp, dérivé Kd et intégral Ki spécifiques du moteur,
- un actionneur constitué d'un moteur alimenté en courant continu et doté d'un potentiomètre de recopie, équipant l'organe d'admission de carburant du moteur thermique et apte à mouvoir ledit organe dans une plage de positions d'admission déterminée,
- une unité centrale analogique adaptée pour recevoir les signaux de vitesse de consigne, les signaux représentatifs des paramètres Kp, Kd, Ki, et le signal de vitesse lue, et câblée pour délivrer à partir desdits signaux un signal représentatif d'une position de consigne de l'actionneur.Current regulation systems are of the type comprising
a magnetic sensor disposed facing a rotating member of the motor and adapted to generate a read speed signal representative of the speed of rotation of the latter,
a potentiometer adapted to deliver a signal representative of a desired desired speed,
three potentiometers adapted to deliver signals representative of the proportional control gains Kp, derivative Kd and integral Ki specific to the motor,
an actuator consisting of a motor supplied with direct current and equipped with a feedback potentiometer, fitted to the fuel intake member of the heat engine and able to move said member within a determined range of intake positions,
an analog central unit adapted to receive the setpoint speed signals, the signals representative of the parameters Kp, Kd, Ki, and the speed signal read, and wired to deliver from said signals a signal representative of a setpoint position; of the actuator.
Bien que relativement fiables, ces systèmes présentent plusieurs inconvénients. D'une part, au niveau de leur adaptation, l'utilisation d'une interface analogique, donc non modulable, ne permet pas d'adapter un système donné de régulation sur tous types de moteurs. De plus, même lorsque ces systèmes de régulation sont destinés à équiper un même type de moteur, il est nécessaire de régle-r individuellement les potentiomètres de chacun de ces systèmes en raison de la dispersion de ces potentiomètres. o ten t i om è t r e s. D'autre part, eu niveau de la précision, ces systèmes de régulation présentent des dérives non négligeables dans le temps ou en fonction de la température ambiante.Par ailleurs, au niveau de la fiabilité, la présence du moteur alimenté en continu, et donc doté de balais, et des potentiomètres limite notablement la durée de vie de ces systèmes de régulation. De plus, aucun dispositif de sécurité n'est prévu pour pallier un défaut éventuel de fonctionnement du moteur thermique, de sorte que tout incident notable entraîne obligatoirement la destruction de l'unité centrale analogique. En dernier lieu, au niveau de la maintenance, il est très difficile de déterminer la cause d'une défection éventuelle de ces systèmes de régulation, ce qui conduit régulièrement, dans la pratique, à changer systématiquement l'uni té centrale d'un système de régulation défectueux. Although relatively reliable, these systems have several disadvantages. On the one hand, in terms of their adaptation, the use of an analog interface, so not flexible, does not allow to adapt a given regulation system on all types of engines. In addition, even when these control systems are intended to equip the same type of motor, it is necessary to individually regulate the potentiometers of each of these systems due to the dispersion of these potentiometers. o ten t i om e rs. On the other hand, in terms of accuracy, these control systems have significant drift over time or depending on the ambient temperature. Moreover, at the level of reliability, the presence of the engine continuously fed, and therefore equipped with brushes, and potentiometers significantly limits the life of these control systems. In addition, no safety device is provided to overcome a possible malfunction of the engine, so that any significant incident necessarily results in the destruction of the analog CPU. Finally, at the level of maintenance, it is very difficult to determine the cause of a possible defection of these systems of regulation, which leads regularly, in practice, to systematically change the central unit of a system defective regulation.
La présente invention se propose de pallier les inconvénients précités des systèmes de régulation existants et a pour objectif essentiel de fournir un procédé de régulation permettant de réaliser un système de régulation d'une grande fiabilité, adapté pour équiper tout type de moteur, grâce à une intégration très rapide des caractéristiques spécifiques de chaque moteur. The present invention proposes to overcome the above-mentioned drawbacks of existing control systems and its main objective is to provide a regulation method making it possible to produce a control system of high reliability, suitable for equipping any type of engine, thanks to a very fast integration of the specific characteristics of each engine.
Un autre objectif est de fournir un système de régulation permettant de diagnostiquer rapidement l'origine d'une panne éventuelle de fonctionnement. Another objective is to provide a control system for quickly diagnosing the origin of a possible failure of operation.
Un autre objectif est de fournir un système de régulation doté de dispositifs de sécurité aptes à détecter toute anomalie de fonctionnement du moteur thermique ou du système de régulation lui-même. Another objective is to provide a control system with safety devices able to detect any malfunction of the engine or the control system itself.
A cet effet, le procédé selon l'invention est du type consistant :
- à engendrer un signal représentatif de la vitesse de rotation du moteur thermique, dit signal de vitesse lue,
- à engendrer un signal représentatif d'une vitesse désirée, dit signal de vitesse de consigne,
- à équiper l'organe d'admission de carburant d'un actionneur apte à mouvoir ledit organe dans une plage de positions d'admission déterminée,
- à engendrer à partir du signal de vitesse de consigne et du signal de vitesse lue, un signai représentatif d'une position de consigne de l'actionneur.For this purpose, the process according to the invention is of the type consisting of:
to generate a signal representative of the speed of rotation of the thermal engine, said speed signal read,
to generate a signal representative of a desired speed, called the desired speed signal,
to equip the fuel admission member with an actuator able to move said member within a determined range of intake positions,
- Generating from the set speed signal and the read speed signal, a signal representative of a setpoint position of the actuator.
Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que
- l'on échantillonne sur une base de temps prédEterminde le signal de vitesse lue pour obtenir une succession de données de vitesse lue... Vt~l, Vt, Vt+1...,
- l'on échantillonne sur la même base de temps le signal de vitesse de consigne pour obtenir une succession de données de vitesse de consigne ... Ct-l' Ct,
Ct+1...,
- l'on mémorise dans une mémoire non volatile des données paramétriques fonction du moteur et représentatives d'au moins un gain de régulation, proportionnel Kp, dérivé Kd, et/ou intégral Ki,
- l'on utilise comme actionneur un moteur pas à pas alimenté par l'intermédiaire d'une interface d'alimentation puissance,
- à partir des données de vitesse lue, des données de vitesse de consigne, et des données paramétriques, l'on calcule à chaque instant (t) de la base de temps un nombre de pas N, dit nombre de pas calculé, tel que
N = α.kp (Ct-Vt) +5-Kd (Vt - Vt-l) + γ-Ki t (Ct-Vt), avec -1 # α , ss , γ , # 1,
- I'on engendre un signal de commande représentatif à chaque instant du nombre de pas calculé N et l'on délivre ce signal de commande vers l'interface d'alimentation du moteur pas à pas afin de faire tourner le moteur pas à pas pour tendre au nombre de pas calculé N.According to the invention, this method is characterized in that
the speed signal read is sampled on a predefined basis in order to obtain a succession of data of speed read ... Vt ~ 1, Vt, Vt + 1 ...,
the target speed signal is sampled on the same time base in order to obtain a succession of setpoint speed data ... Ct-1 Ct,
Ct + 1 ...
- Parametric data according to the motor and representative of at least one regulation gain, proportional Kp, derivative Kd, and / or integral Ki are stored in a non-volatile memory,
an actuator is used as a step motor powered via a power supply interface,
from the speed read data, the speed data of the setpoint, and the parametric data, a number of steps N is calculated at each instant (t) of the time base, said number of steps calculated, such as
N = α .kp (Ct-Vt) + 5-Kd (Vt-Vt-1) + γ -Ki t (Ct-Vt), with -1 # α , ss, γ , # 1,
A control signal representative at each instant of the number of calculated steps N is generated, and this control signal is delivered to the power supply interface of the stepping motor in order to turn the motor step by step so as to to the calculated number of steps N.
Ce procédé permet, en premier lieu, de pallier les incnvénients relatifs à l'utilisation,d'un moteur fonctionnant en continu (usure des balais, nécessité d'un potentiomètre de recopie), et de potentiomètres pour la détermination des gains. De ce fait, la fiabilité se trouve notablement accrue. This method makes it possible firstly to overcome the drawbacks relating to the use of a motor operating continuously (wear of the brushes, the need for a feedback potentiometer), and potentiometers for the determination of gains. As a result, reliability is significantly increased.
De plus, l'utilisation d'une mémoire non volatile pour la mémorisation des gains de régulation garantit contre les dérives de précision dans le temps. In addition, the use of a non-volatile memory for storing the control gains guarantees against precision drifts over time.
Préférentiellement, l'on mémorise dans cette mémoire non volatile des données paramétriques représentatives des trois grains de régulation Kp, Kd, Ki et l'on calcule un nombre de pas calculée N tel que N = i .Kp (Ct-Vt) + ) .Kd (Vt - Vt-l) + f Ki E (Ct-Vt) avec des valeurs de i et
ayant un même ordre de grandeur et une valeur de T telle que : 10 à 20 d
Ce choix de la valeur des nombresO(,,Y est adapté pour diminuer le poids du troisième terme de l'équation et obtenir une équation dont les trois termes ont le même poids. En outre, ces nombres i , ss o T sont adaptés pour permettre un traitement numérique des données paramétriques dans une unité centrale vers laquelle on délivre les signaux de vitesse lue et de vitesse de consigne, ladite unité étant adaptée pour échantillonner ces signaux, calculer à partir de ces derniers et des données paramétriques mémorisées, le nombre de pas N calculé à effectuer par le moteur pas à pas, et engendrer un signal représentatif de ce nombre de pas N.Preferably, parametric data representative of the three control grains Kp, Kd, Ki are stored in this non-volatile memory and a calculated number of steps N is calculated such that N = i .Kp (Ct-Vt) +) .Kd (Vt-Vt-1) + f Ki E (Ct-Vt) with values of i and
having the same order of magnitude and a value of T such that: 10 to 20 d
This choice of the value of the numbers O (, Y is adapted to reduce the weight of the third term of the equation and to obtain an equation whose three terms have the same weight. enabling a digital processing of the parametric data in a central unit to which the speed read and speed signals are delivered, said unit being adapted to sample these signals, to calculate from them and stored parametric data the number of not calculated N to be performed by the stepper motor, and generate a signal representative of this number of steps N.
Par ailleurs, ces données paramétriques peuvent être modifiées à loisir afin de permettre une adaptation à tout type de moteur thermique. A cet effet, et selon un mode de mise en oeuvre préférentiel, l'on connecte provisoirement sur l'unité centrale de calcul une console de saisie externe adaptée, à partir de commandes manuelles, pour engendrer des signaux numériques représentatifs des données paramétriques, et pour délivrer lesdits signaux numériques vers l'unité centrale en vue de leur mémorisation dans la mémoire non volatile. Moreover, these parametric data can be modified at will to allow adaptation to any type of engine. For this purpose, and according to a preferred implementation mode, an external input console adapted from manual commands is temporarily connected to the central calculation unit to generate digital signals representative of the parametric data, and for delivering said digital signals to the central unit for storage in the non-volatile memory.
Cette console permet donc de dialoguer avec l'unité centrale et de modifier instantanément les données paramétriques stockées dans la mémoire non volatile. This console makes it possible to communicate with the central unit and to instantly modify the parametric data stored in the non-volatile memory.
En outre, cette console peut également être avantageusement connectée provisoirement à l'unité centrale en vue de commander une lecture de ladite unité centrale, et de délivrer des signaux numériques représentatifs des données mémorisées dans la mémoire non volatile et des signaux numériques représentatifs de défauts éventuels détectés par cette unité centrale, signaux qui seront visualisés au niveau de la console de saisie externe. In addition, this console can also advantageously be temporarily connected to the central unit in order to control a reading of said central unit, and to deliver digital signals representative of the data stored in the non-volatile memory and digital signals representative of possible defects detected by this central unit, signals that will be displayed at the external input console.
Cette connexion permet donc, en premier lieu, de visualiser les données paramétriques stockées et éventuellement de les modifier. Elle permet également de visualiser toutes les informations connues de l'unité centrale, notamment relatives aux défauts éventuels de connexions de cette unité centrale, et ainsi de localiser rapidement ces défauts en vue de leur réparation. This connection therefore makes it possible first of all to display the stored parametric data and possibly to modify them. It also makes it possible to display all the known information of the central unit, in particular relating to the possible defects of connections of this central unit, and thus to locate these defects quickly with a view to their repair.
Outre cette fonction d'autodiagnostic, le procédé selon l'invention permet, avantageusement, de mettre en sécurité l'installation en cas de vitesse excessive du moteur thermique. Pour cela
- l'on mémorise dans la mémoire non volatile une donnée paramétrique de survitesse représentative d'une vitesse de rotation du moteur thermique à ne pas dépasser,
- l'on compare à chaque instant t les données de vitesse lue avec la donnée de survitesse,
- et pour tout dépassement de la donnée de survitesse pendant une période de temps prédéterminé
l'on force le nombre de pas-calculé N à une valeur prédéterminée, adaptée pour faire tourner le moteur pas à pas vers une position correspondant à sa position initiale de référence,
. l'on engendre un signal de coupure adapté pour actionner un organe de coupure de l'alimentation du moteur thermique.In addition to this self-diagnostic function, the method according to the invention advantageously makes it possible to make the installation safe in the event of excessive speed of the heat engine. For that
a non-volatile memory is stored in which a parametric overspeed data representative of a speed of rotation of the thermal engine not to be exceeded,
the velocity data read with the overspeed data are compared at each instant with
- and for any exceeding of the overspeed data for a predetermined period of time
the number of non-calculated steps N is forced to a predetermined value, adapted to rotate the step motor towards a position corresponding to its initial reference position,
. it generates a cut-off signal adapted to actuate a cut-off member of the power supply of the heat engine.
De même, on mémorise, préférentiellement, dans la mémoire non volatile une autre donnée paramétrique correspondant à une position de démarrage du moteur pas à pas représentative d'un nombre de pas Nd à effectuer par ledit moteur par rapport à la position initiale de référence lorsque la donnée de vitesse lue est inférieure à la vitesse de démarrage du moteur thermique. Likewise, another parametric data corresponding to a starting position of the stepper motor representative of a number of steps Nd to be made by said motor relative to the initial reference position, when stored in the non-volatile memory, are stored in the non-volatile memory. the speed data read is less than the starting speed of the heat engine.
Le procédé selon l'invention est alors adapté pour comparer à chaque instant t les données de vitesse lue et la vitesse de démarrage et pour forcer le nombre de pas calculé N h la valeur de démarrage Nd si la vitesse lue est inférieure à la vitesse de démarrage. The method according to the invention is then adapted to compare at each instant t the speed read data and the start speed and to force the calculated number of steps N h the start value Nd if the speed read is less than the speed of start-up.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en détectant classiquement la vitesse du moteur thermique au moyen d'un capteur magné tique disposé en regard d'un organe tournant dudit moteur. Furthermore, the method according to the invention can be implemented by classically detecting the speed of the heat engine by means of a magnetic sensor arranged opposite a rotating member of said engine.
Toutefois, pour les moteurs thermiques dotés d'une bobine d'allumage, un mode de mise en oeuvre préférentiel consiste à détecter la vitesse du moteur directement sur le primaire de ladite bobine d'allumage, solution présentant l'avantage de supprimer le capteur magnétique. However, for thermal engines with an ignition coil, a preferred embodiment consists in detecting the speed of the motor directly on the primary of said ignition coil, the solution having the advantage of eliminating the magnetic sensor. .
En outre, pour les moteurs. thermiques équipant un véhicule, l'on peut également détecter la vitesse du véhicule au moyen d'un capteur de vitesse adapté pour délivrer un signal représentatif de ladite vitesse, et engendrer un signal de vitesse de consigne représentatif d'une vitesse désirée dudit véhicule. In addition, for engines. With the thermal sensors fitted to a vehicle, it is also possible to detect the speed of the vehicle by means of a speed sensor adapted to deliver a signal representative of said speed, and to generate a reference speed signal representative of a desired speed of said vehicle.
De même, deux solutions préférentielles sont proposées pour l'ajustement de la vitesse de consigne. Un premier mode de mise en oeuvre préférentiel consiste à :
- mémoriser dans la mémoire non volatile des données relatives à une vitesse de consigne minimum Cmin et une vitesse de consigne maximum Cmax délimitant une plage désirée de vitesse de rotation du moteur,
- engendrer par commande manuelle un signal analogique ajustable en vue de faire varier la vitesse de consigne dans la plage délimitée par les vi-tesses Cmin et
Cmax.Likewise, two preferred solutions are proposed for adjusting the set speed. A first preferred mode of implementation consists in:
storing in the non-volatile memory data relating to a minimum target speed Cmin and a maximum setpoint speed Cmax delimiting a desired range of rotational speed of the motor,
generating by manual control an adjustable analog signal in order to vary the set speed in the range defined by the speeds Cmin and
Cmax.
Dans ce cas, la- vitesse de consigne est ajustée manuellement au moyen d'un potentiomètre relié à une interface analogique adaptée pour délivrer un signal de vitesse de consigne ajustable transformé en un signal numérique QU niveau de l'unité centrale. In this case, the set speed is manually adjusted by means of a potentiometer connected to an analog interface adapted to deliver an adjustable reference speed signal converted into a digital signal QU level of the central unit.
Selon un deuxième mode de mise en oeuvre préférentiel
l'on mémorise dans la mémoire non volatile des données relatives à une vitesse de consigne désirée, ainsi qu'une vitesse de consigne minimum Cmin et une vitesse de consigne maximum Cmax délimitant une plage désirée de vitesse de rotation du moteur,
l'on engendre par commande manuelle des signaux numériques ajustables représentatifs de deux fonctions logiques permettant, l'une d'augmenter la vitesse de consigne mémorisée, et l'autre de diminuer ladite vitesse de consigne mémorisée, dans. la plage délimitée par les vitesses Cmin et
Cmax.According to a second preferred mode of implementation
non-volatile memory data are stored relating to a desired desired speed, as well as a minimum target speed Cmin and a maximum setpoint speed Cmax delimiting a desired range of rotational speed of the engine,
manually adjustable digital signals representative of two logic functions are generated by manual control, one of increasing the memorized reference speed, and the other of decreasing said memorized reference speed, in. the range delimited by the speeds Cmin and
Cmax.
La vitesse de consigne est alors ajustoe- au moyen de deux interrupteurs reliés à une interface numérique adaptée pour délivrer vers l'unité centrale deux signaux codés différents en fonction de l'interrupteur activé. The set speed is then adjusted by means of two switches connected to a digital interface adapted to deliver two different coded signals to the central unit as a function of the activated switch.
L'invention s'étend à un système de régulation de mise en oeuvre du procédé sus-défini ! ce système de régulation se caractérise en ce qu'il comprend en combinaison
- des moyens de mise en forme d'un signal capté, dotés d'au moins une entrée de connexion et adaptés pour générer un signal de fréquence représentative du signal reçu à son entrée de connexion,
- des moyens de commande manuelle comprenant au moins un organe de commande et adaptés pour délivrer un signal de vitesse de consigne ajustable,
- un moteur pas à pas alimenté par l'intermédiaire d'une interface d'alimentation puissance,
- une mémoire non volatile apte à mémoriser des données paramétriques fonction du moteur thermique et représentatives d'au moins un gain de régulation proportionnel
Kp, dérivé Kd et/ou intégral Ki,
- une unité centrale à microcontrbleur connectée à la mémoire volatile en vue de pouvoir lire et écrire dans cette dernière, ladite unité centrale étant agencée pour recevoir les signaux issus des moyens de mise en forme, les signaux de vitesse de consigne issus des moyens de commande manuelle, et programmée pour délivrer, à partir desdits signaux et de données paramétriques, des signaux de commande vers l'interface d'alimentation puissance du moteur pas à pas,
- des moyens de connexion de l'unité centrale avec une console de saisie externe apte à délivrer des signaux numériques représentatifs de données paramétriques, en vue de leur écriture dans la mémoire non volatile.The invention extends to a control system for implementing the above-defined method! this regulation system is characterized in that it comprises in combination
means for shaping a captured signal, provided with at least one connection input and adapted to generate a frequency signal representative of the signal received at its connection input,
manual control means comprising at least one control member and adapted to deliver an adjustable reference speed signal,
a step motor powered via a power supply interface,
a non-volatile memory capable of storing parametric data according to the heat engine and representative of at least one proportional control gain
Kp, derivative Kd and / or integral Ki,
a central microcontroller unit connected to the volatile memory in order to be able to read and write in the latter, said central unit being arranged to receive the signals coming from the formatting means, the reference speed signals originating from the control means manually, and programmed to output, from said signals and parametric data, control signals to the power supply interface of the stepper motor,
- Connection means of the central unit with an external input console adapted to deliver digital signals representative of parametric data, for writing in the non-volatile memory.
La description qui suit, en référence aux dessins annexés, présente h titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système de régulation conforme à l'invention, équipant un moteur thermique,
- la figure 2 est un schéma synoptique de l'invention,
- les figures 3, 4, 5 et 6 sont des schémas électroniques de quatre des ensembles de ce système de régulation,
- les figures 7, 8 et 9 sont des logigrammes illustrant la programmation de l'unité centrale de ce système de régulation.The following description, with reference to the accompanying drawings, shows by way of non-limiting example one embodiment of the invention; on these drawings which form an integral part of this description
FIG. 1 is a schematic perspective view of a control system according to the invention, fitted to a heat engine,
FIG. 2 is a block diagram of the invention,
FIGS. 3, 4, 5 and 6 are electronic diagrams of four of the sets of this regulation system,
FIGS. 7, 8 and 9 are logic diagrams illustrating the programming of the central unit of this regulation system.
Le système de régulation représenté aux figures 1 et 2 comprend un boîtier de régulation Br doté d'une pluralité d'entrées de connexion pour le raccordement de ce boîtier aux éléments périphériques suivants
un organe de détection (DA ; DC) de la vitesse de rotation du moteur thermique MTH apte à engendrer un signal représentatif de la vitesse de rotation de ce moteur.Selon deux options différentes, cet organe de détection peut être constitué soit d'un capteur à réluctance magnétique DC disposé en regard d'un organe tournant du moteur MTH, soit, spécifiquement pour les moteurs dotés d'une bobine d'allumage, d'un cordon de raccordement DA reliant une entrée de connexion du boîtier de régulation Br au primaire de ladite bobine d'allumage ;
un boîtier de commande manuelle CM dont les commandes peuvent être adaptées en fonction des applications du système de régulation. D'une façon générale, deux conceptions sont envisagées pour la réalisation de ce bottier de commande manuelle CM. Selon une première option, ce boîtier de commande CM peut être doté d'un potentiomètre adapté pour délivrer un signal analogique de vitesse de consigne ajustable. Les moyens de commande CM peuvent également être du type numérique et actionnés par l'intermédiaire d'interrupteurs I commandant respectivement une fonction marche/arrêt du système de régulation (I3), une mise en régime ralenti du moteur thermique (in), une augmentation de la vitesse de consigne (I1) ou une diminution de celle-ci (12). The control system shown in FIGS. 1 and 2 comprises a control box Br having a plurality of connection inputs for connecting this housing to the following peripheral elements
a detecting member (DA, DC) of the speed of rotation of the heat engine MTH capable of generating a signal representative of the speed of rotation of this engine.According to two different options, this detection member may consist of either a sensor with magnetic reluctance DC arranged opposite a rotating member of the motor MTH, ie, specifically for engines with an ignition coil, a connection cable DA connecting a connection input of the control box Br to the primary said ignition coil;
a CM manual control box whose controls can be adapted according to the applications of the control system. In general, two designs are envisaged for the realization of this CM manual control box. According to a first option, this control box CM may be provided with a potentiometer adapted to deliver an adjustable analog speed reference signal. The control means CM can also be of the digital type and actuated via switches I respectively controlling an on / off function of the regulation system (I3), an idling of the engine (in), an increase the set speed (I1) or a decrease thereof (12).
Toutefois, quel que soit le type de commande manuelle choisi pour ajuster la vitesse de consigne, le système comprendra toujours un bottier de commande manuelle numérique apte à gérer les fonctions marche-arret et la mise en régime ralenti
un moteur pas à pas AC adapté pour piloter le clapet d'ouverture du carburateur CAR du moteur thermique
MTH au moyen d'un entraînement par courroie crantée Ccr
une console de saisie externe CONS destinée à être connectée provisoirement avec le bottier de régulation Br et adaptée pour permettre un dialogue bidirectionnel avec ce boîtier ;;
un compte-tours CTR pour l'affichage de la vitesse de rotation du moteur thermique MTH et, comme on le verra plus loin, pour l'affichage des défauts éventuels de fonctionnement du système de régulation
un organe de coupure RAL de l'alimentation du moteur thermique, tel qu'un relais d'alarme, connecté par exemple sur l'é lectrovanne de gas-oil ou le circuit d'allumage
une batterie d'alimentation basse tension ALIM.However, regardless of the type of manual control chosen to adjust the set speed, the system will always include a digital hand control box capable of managing the start-stop and idle functions.
a stepper motor AC adapted to control the opening valve of the carburetor CAR of the engine
MTH by means of a Ccr toothed belt drive
an external input console CONS intended to be temporarily connected to the control box Br and adapted to allow bidirectional dialogue with this housing;
a revolution counter CTR for displaying the speed of rotation of the heat engine MTH and, as will be seen later, for the display of possible malfunctions of the control system
a cut-off device RAL of the power supply of the heat engine, such as an alarm relay, connected for example to the gas-oil solenoid valve or the ignition circuit
a low voltage power supply battery ALIM.
Le bottier de régulation Br est adapté pour traiter les signaux délivrés par l'organe de détection (DA ;
DC) de la vitesse du moteur thermique MTH, et le bottier de commande manuelle CM et pour réguler, en fonction de ces signaux, la vitesse de rotation du moteur thermique.The regulation box Br is adapted to process the signals delivered by the detection member (DA;
DC) of the speed of the heat engine MTH, and the manual control box CM and to regulate, according to these signals, the speed of rotation of the engine.
Ce bottier de régulation Br comprend, en premier lieu, un boîtier d'alimentation BAL qui est connecté å la batterie d'alimentation basse tension ALIM. This control box Br comprises, firstly, a power supply box BAL which is connected to the low voltage supply battery ALIM.
Ce bottier de régulation Br comprend, en second lieu, des moyens de mise en forme MMF du signal capté par l'organe de détection (DA ; DC), adaptés pour générer un signal de fréquence représentative de ce signal capté. This control box Br comprises, secondly, MMF shaping means of the signal picked up by the detection member (DA, DC), adapted to generate a frequency signal representative of this signal picked up.
Ces moyens de mise en forme MMF comprennent deux interfaces numériques connectées chacune à une entrée de connexion
- une interface adaptée à la mise en forme de signaux captés issus du primaire d'allumage d'un moteur thermique, et comportant des moyens de connexion avec ledit primaire d'allumage,
- une interface adaptée à la mise en forme de signaux captés issus d'un capteur magnétique DC, et comportant des moyens de connexion avec ledit capteur.These MMF shaping means comprise two digital interfaces each connected to a connection input.
an interface adapted to the shaping of signals picked up from the ignition coil of a heat engine, and comprising connection means with said ignition primer,
an interface adapted to the shaping of signals picked up from a magnetic sensor DC, and comprising connection means with said sensor.
Telle que représenté à la figure 3, l'interface de mise en forme MMF du signal capté sur le primaire d'allumage comprend un comparateur CC1 avec montage à hystérésis fonctionnant par rebouclage, et adapté pour délivrer un signal logique 0-5 V suivant le processus suivant
Lors de chaque étincelle, l'ouverture du transistor T1 disposé en série avec la bobine d'allumage AL1 du moteur thermique MTH entraîne l'émission d'une tension s'élevant sensiblement jusqu'à 200 volts avant de redescendre par paliers jusqu'à 12 volts.As shown in FIG. 3, the signal conditioning interface MMF on the ignition primer comprises a comparator CC1 with hysteresis circuitry operating by loopback, and adapted to deliver a 0-5 V logic signal according to FIG. next process
During each spark, the opening of the transistor T1 arranged in series with the ignition coil AL1 of the heat engine MTH causes the emission of a voltage rising substantially up to 200 volts before falling back in stages until 12 volts.
Ce signal délivré vers l'entrée de connexion correspondante du boîtier de régulation B r au moyen d'un cordon de raccordement, est classiquement divisé et filtré par les résistances R1, R2, R3, et la résistance plus condensateur RC1 avant d'être délivré vers l'entrée négative du comparateur CC1. Deux diodes D1, D2 permettent également de protéger ce comparateur CC1 des tensions respectivement inférieures à O V ou supérieures à 5 V. This signal delivered to the corresponding connection input of the regulation box B r by means of a connecting cord, is conventionally divided and filtered by the resistors R1, R2, R3, and the resistor plus capacitor RC1 before being delivered. to the negative input of comparator CC1. Two diodes D1, D2 also make it possible to protect this comparator CC1 from voltages of less than 0 V or greater than 5 V.
Ces résistances R1, R2, R3 sont dimensionnées pour délivrer une tension de 1,5 V vers l'entrée négative du comparateur CC1 pour un signal capté d'une tension de 150 V, et une tension de 1 V pour un signal capté d'une tension de 100 V. These resistors R1, R2, R3 are dimensioned to deliver a voltage of 1.5 V to the negative input of the comparator CC1 for a signal picked up by a voltage of 150 V, and a voltage of 1 V for a signal picked up by a voltage of 100 V.
Le potentiel de l'entrée positive du comparateur CC1 est quant à lui fonction de la tension délivrée à la sortie de ce comparateur. L'interface MMF est en effet dotée de résistances R4, R5, R6, R7, disposées et dimensionnées de façon à délivrer une tension de 1,5 V vers l'entrée positive du comparateur CC1 lorsque la sortie de celui-ci est à son niveau 1, et une tension de 1 V lorsque cette sortie est à son niveau 0. The potential of the positive input of the comparator CC1 is in turn a function of the voltage delivered at the output of this comparator. The interface MMF is in fact provided with resistors R4, R5, R6, R7, arranged and dimensioned so as to deliver a voltage of 1.5 V towards the positive input of the comparator CC1 when the output of this latter is at its level 1, and a voltage of 1 V when this output is at level 0.
Ainsi, cette interface MMF délivre un courant logique 0-5 V de vitesse lue représentatif de la vitesse de rotation de ce moteur. Thus, this interface MMF delivers a logic current 0-5 V read speed representative of the speed of rotation of this engine.
La deuxième interface numérique permet la mise en forme d'un signal capté au moyen d'un capteur à réluctance magnétique Dc, disposé en regard de la courroie de démarreur du moteur thermique MTH, et délivrant de façon classique un signal périodique de faible énergie variant sensiblement de 200 mV à 35 V. Cette interface, d'un principe connu en soi-mme, est adaptée pour filtrer, protéger et amplifier ce signal avant, comme précédemment, de le mettre en forme au moyen d'un comparateur à hystérésis de façon à obtenir un signal de forme carrée. The second digital interface enables the shaping of a signal picked up by means of a magnetic reluctance sensor Dc, arranged opposite the starter belt of the heat engine MTH, and delivering in a conventional manner a periodic signal of variable low energy. substantially 200 mV to 35 V. This interface, a principle known per se, is adapted to filter, protect and amplify this signal before, as previously, to shape it by means of a hysteresis comparator of to obtain a square-shaped signal.
En outre, en aval de ce comparateur, et pour une courroie de démarreur d'un nombre de dents élevé, il peut être prévu un dispositif de comptage diviseur de fréquence, adapté pour délivrer un signal de vitesse lue de fréquence moins élevée, proportionnelle à celle du signal capté. In addition, downstream of this comparator, and for a starter belt with a high number of teeth, a frequency divider-counting device may be provided, adapted to deliver a read signal of a lower frequency, proportional to that of the signal picked up.
Le bottier de régulation comprend également une interface analogique IAN dotée de trois entrées de connexion aptes à être connectées à un bottier de commande manuelle CM du type analogique. Cette interface analogique
IAN, de type connu en soi, est dotée de façon classique d'une unité de lecture d'un potentiomètre monté en diviseur de tension 0-5 V qui est, en outre, protégée des erreurs de cablage éventuelles et adaptée pour délivrer un signal analogique de vitesse de consigne ajustable.The control cabinet also includes an analog IAN interface with three connection inputs able to be connected to a CM manual control box of the analog type. This analog interface
IAN, of a type known per se, is conventionally equipped with a reading unit of a potentiometer mounted as a 0-5 V voltage divider which is furthermore protected from any wiring errors and adapted to deliver a signal. Adjustable setpoint speed analog.
Le bottier de régularisation Br comporte également quatre entrées de connexion correspondant chacune à un des interrupteurs I du bottier de commande numérique, et une interface numérique INU dotée de quatre circuits identiques connectés chacun à une de ces entrées de connexion et adaptés pour délivrer un signal codé lors de l'activation de l'interrupteur correspondant. The regulation box Br also has four connection entries each corresponding to one of the switches I of the digital control box, and a digital interface INU having four identical circuits each connected to one of these connection inputs and adapted to deliver a coded signal. when activating the corresponding switch.
Chacun de ces circuits, tel que représenté à la figure 4, est porté à un potentiel de 12 V permettant de délivrer grâce à l'interposition d'une résistance R8 un courant d'une intensité de 10 m A vers l'entrée de connexion correspondante. Each of these circuits, as shown in Figure 4, is brought to a potential of 12 V to deliver through the interposition of a resistor R8 a current of an intensity of 10 m A to the connection input corresponding.
Chaque circuit comporte, en outre, une résistance plus condensateur RC2 anti-rebond et un inverseur
IN1 utilisé en adaptateur de niveau et adapté pour délivrer un signal logique 0-5 V.Each circuit further includes a more capacitor resistor RC2 debounce and an inverter
IN1 used as a level adapter and adapted to deliver a 0-5V logic signal.
Ainsi, en position ouverte de l'interrupteur I, le signal délivré vers l'inverseur IN1 est à un potentiel de 5 V et ce dernier délivre donc un signal à un niveau zéro. Au contraire, en position fermée de l'interrupteur I, le signal délivré vers l'inverseur IN1 est à un potentiel nul et ce dernier délivre donc un signal à un niveau 1. Thus, in the open position of the switch I, the signal delivered to the inverter IN1 is at a potential of 5 V and the latter thus delivers a signal at a zero level. On the other hand, in the closed position of the switch I, the signal delivered to the inverter IN1 is at a zero potential and the latter thus delivers a signal at a level 1.
Par ailleurs, le bottier de régulation comprend une mémoire non volatile MNV apte à mémoriser les différents paramètres de fonctionnement du système de régulation, et notamment :
- des données paramétriques fonction du moteur thermique MTH et représentatives des gains de régulation proportionnel Kp, dérivé Kd et intégral Ki,
- des données relatives à une vitesse de consigne désirée, ainsi qu'une vitesse de consigne minimum et une vitesse de consigne maximum délimitant la plage dans laquelle on peut faire varier la vitesse de consigne du moteur thermique au moyen du boîtier de commande manuelle CM,
- une donnée paramétrique de survitesse représentative d'une vitesse de rotation du moteur thermique à ne pas dépasser,
- une donnée paramétrique représentative du nombre de cylindres du moteur thermique MTH,
- une donnée relative à une vitesse de régime ralenti désirée,
- une donnée paramétrique représentative du nombre de dents de l'organe tournant situé en regard du capteur magnétique Dc,
- une position de démarrage du moteur pas à pas AC représentative du nombre de pas à effectuer par ce moteur pas à pas par rapport à sa position initiale de référence lorsque la donnée de vitesse lue est inférieure à la vitesse de démarrage du moteur thermique MTH,
- des données paramétriques d'option représentatives
du mode de commande de la rotation du moteur pas à pas, soit par pas entiers, soit par demi-pas,
du mode de détection de la vitesse du moteur thermique, soit sur primaire bobine d'allumage, soit par capteur magnétique,
du type de boltier de commande manuelle CM utilisé, analogique ou numérique.Furthermore, the regulation box comprises a non-volatile memory MNV able to memorize the various operating parameters of the regulation system, and in particular:
parametric data according to the thermal engine MTH and representative of the proportional control gains Kp, derivative Kd and integral Ki,
data relating to a desired desired speed, as well as a minimum setpoint speed and a maximum setpoint speed delimiting the range in which the target speed of the heat engine can be varied by means of the manual control box CM,
a parametric overspeed data representative of a speed of rotation of the thermal engine not to be exceeded,
a parametric data representative of the number of cylinders of the heat engine MTH,
a datum relating to a desired idling speed,
a parametric datum representative of the number of teeth of the rotating member situated opposite the magnetic sensor Dc,
a start position of the stepper motor AC representative of the number of steps to be made by this stepper motor relative to its initial reference position when the speed data read is less than the starting speed of the heat engine MTH,
- representative option parametric data
the mode of control of the rotation of the stepper motor, either by whole steps or by half steps,
the detection mode of the speed of the engine, either on primary ignition coil, or by magnetic sensor,
the type of manual control boltier CM used, analog or digital.
Cette mémoire non volatile MNV est connectée à une unité centrale UC à microcontrôleur adaptée pour pouvoir lire et écrire dans cette dernière, et agencée pour recevoir les signaux issus des moyens de mise en forme MMF, les signaux de vitesse de consigne issus des moyens de commande manuelle
CM et programmée, comme on le verra plus loin, pour calculer à partir desdits signaux et des données paramétriques, le nombre de pas N à effectuer par le moteur pas å pas AC.This non-volatile memory MNV is connected to a central CPU microcontroller adapted to be able to read and write in the latter, and arranged to receive the signals from the shaping means MMF, the target speed signals from the control means manual
CM and programmed, as will be seen later, to calculate from said signals and parametric data, the number of steps N to be performed by the motor pas å not AC.
Cette unité centrale UC est en outre reliée à deux entrées de connexion permettant de la connecter provisoirement avec la console de saisie externe CONS en vue, d'une part, de commander une lecture de ladite unité centrale, de délivrer des signaux numériques représentatifs des données mémorisées dans la mémoire non volatile MNV, et de visualiser ces signaux au niveau de la console ou, d'autre part, engendrer à partir de commandes manuelles, des signaux numériques représentatifs des données paramétriques, et délivrer ces signaux vers l'unité centrale en vue de leur mémorisation dans la mémoire non volatile. This central unit UC is furthermore connected to two connection inputs making it possible to connect it temporarily with the external input console CONS in order, on the one hand, to control a reading of said central unit, to deliver digital signals representative of the data stored in the non-volatile memory MNV, and display these signals at the console or, on the other hand, generate from manual commands, digital signals representative of parametric data, and deliver these signals to the central unit in view of their storage in the non-volatile memory.
L'unité centrale UC est par ailleurs adaptée pour détecter des erreurs de câblage éventuelles et pour délivrer, une fois connectée avec la console de saisie éxterne
CONS, des signaux codés permettant de localiser l'origine d'un défaut de fonctionnement.The central unit UC is also suitable for detecting possible wiring errors and for delivering, once connected with the external input console
CONS, coded signals for locating the origin of a malfunction.
Connecté à cette unité centrale UC, le bottier de régulation Br comprend en outre une interface de sécurité SECU vers laquelle cette unité centrale délivre un signal alternatif à deux niveaux 0-1 représentatif d'un fonctionnement normal de l'installation, ou un signal continu de niveau 0 ou 1 représentatif d'un fonctionnement anormal de cette unité centrale, ou d'une vitesse de rotation du moteur thermique MTH supérieure à la donnée de survitesse mémorisée. Connected to this central unit UC, the regulation box Br further comprises a SECU security interface to which this central unit delivers a two-level alternating signal 0-1 representative of a normal operation of the installation, or a continuous signal level 0 or 1 representative of abnormal operation of this central unit, or a rotation speed of the thermal engine MTH greater than the stored overspeed data.
Cette interface de sécurité est conçue de façon à engendrer un signal de coupure adapté pour actionner l'organe de coupure RAL de l'alimentation du moteur thermique
MTH, lors de la réception d'un signal continu.This safety interface is designed to generate a cut-off signal adapted to actuate the cut-off device RAL of the engine power supply.
MTH, when receiving a continuous signal.
Cette interface de sécurité SECU, représentée à la figure 5, fonctionne selon le processus suivant. This SECU security interface, shown in Figure 5, operates according to the following process.
Lors de la réception d'un courant alternatif, la résistance plus condensateur RC3 excite le transistor T2 de façon à maintenir le condensateur C1 déchargé. -Le courant délivré vers l'entrée de l'inverseur IN2 est donc à un niveau 1, de sorte que cet inverseur délivre un courant à un niveau 0. Le transistor T3 se trouve donc bloqué et le relais RAL n'est pas activé. Upon receiving an alternating current, the resistor plus capacitor RC3 excites the transistor T2 so as to keep the capacitor C1 discharged. The current delivered to the input of the inverter IN2 is therefore at a level 1, so that this inverter delivers a current at a level 0. The transistor T3 is therefore blocked and the relay RAL is not activated.
Par contre, lors de la réception d'un courant continu, le transistor T2 se trouve bloqué et le condensateur C1 se charge par l'intermédiaire de la résistance Rg. L'inverseur IN2 reçoit donc un signal à un niveau 0 et délivre vers le transistor T3 un courant de base à un niveau 1. Le transistor T3 étant alors saturé, il s'établit un courant dans la bobine BB1 qui active le relais d'alarme RAL. On the other hand, when receiving a direct current, the transistor T2 is blocked and the capacitor C1 is charged via the resistor Rg. The inverter IN2 thus receives a signal at a level 0 and delivers to the transistor T3 a base current at a level 1. The transistor T3 is then saturated, it establishes a current in the coil BB1 which activates the relay of RAL alarm.
Egalement connecté à l'uni té centrale UC, le boîtier de régulation Br comprend une interface d'alimentation puissance PUIS du moteur pas à pas AC, connectée aux quatre phases de ce moteur pas à pas et adaptée pour activer successivement ces phases en fonction de phases de commandes délivrées, avec une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, par l'uni té centrale. Also connected to the central unit UC, the control box Br comprises a power supply interface PUIS AC stepper motor, connected to the four phases of this stepper motor and adapted to successively activate these phases depending on control phases delivered, with a predetermined sampling frequency, by the central unit.
Cette interface d'alimentation puissance
PUIS, représentée à la figure 6, comporte quatre portes logiques "ET" telles que ET1, une par phase du moteur, dont les entrées sont connectées respectivement à l'unité centrale UC et à une boucle de courant à découpage permettant d'obtenir une montée rapide du courant puis une stabilisation de ce derniers par découpage à une valeur oscillant autour d'un ampère.This power supply interface
THEN, represented in FIG. 6, comprises four logic gates "AND" such as ET1, one per phase of the motor, the inputs of which are respectively connected to the central unit UC and to a switching current loop making it possible to obtain a rapid rise of the current then a stabilization of the latter by cutting to a value oscillating around an ampere.
Chacune de ces portes logiques ET fournit le courant de base d'un premier transistor de puissance tel que T4, qui lorsqu'il est saturé, fournit le courant de base d'un deuxième transistor tel que T5. En outre, une résistance telle que R10 permet de calibrer exactement le courant de base de ce deuxième transistor Tg, et ce malgré les fluctuations éventuelles de la tension d'alimentation. Each of these logic gates ET supplies the base current of a first power transistor such as T4, which when saturated, provides the base current of a second transistor such as T5. In addition, a resistor such as R10 makes it possible to accurately calibrate the base current of this second transistor Tg, despite possible fluctuations in the supply voltage.
De plus, une résistance telle que R11 mise à la masse améliore le blocage de ce deuxième transistor en accélérant la commutation. In addition, a resistor such as grounded R11 improves the blocking of this second transistor by accelerating the switching.
La saturation du transistor T3 permet d'activer une bobine telle que BB2 de la phase correspondante du moteur pas à pas AC, le courant fourni par ce transistor étant alors délivré vers la boucle de courant à découpage. The saturation of the transistor T3 makes it possible to activate a coil such as BB2 of the corresponding phase of the stepper motor AC, the current supplied by this transistor then being delivered to the switching current loop.
Cette boucle de courant comprend une résistance R12 adaptée pour créer un potentiel à l'entrée négative d'un comparateur CC2 avec montage à hystérésis fonctionnant en rebouclage. This current loop comprises a resistor R12 adapted to create a potential at the negative input of a comparator CC2 with hysteresis circuitry operating as a loopback.
Selon le même principe que celui de l'interface de mise en forme MMF du signal capté sur primaire d'allumage, ce comparateur CC2 est adapté pour découper le courant et limiter l'intensité de ce dernier à une valeur oscillant autour d'un ampère. According to the same principle as that of the signal conditioning interface MMF captured on ignition primary, this comparator CC2 is adapted to cut the current and limit the intensity of the latter to a value oscillating around an ampere .
I1 est à noter par ailleurs que le moteur pas à pas AC pouvant se trouver dans deux configurations de fonctionnement différentes permettant soit de maintenir le clapet du carburateur CAR dans une position donnée correspondant å la position de consigne calculée, soit de déplacer ce clapet vers sa position de consigne calculée, l'unité centrale UC est adaptée pour choisir un niveau de courant d'intensité différente pour chacun de ces modes de fonctionnement. It should also be noted that the AC stepper motor can be in two different operating configurations that allow the CAR carburetor valve to be held in a given position corresponding to the calculated target position, or to move this valve towards its position. calculated target position, the central unit UC is adapted to choose a level of current of different intensity for each of these modes of operation.
Le comparateur CC2 est donc connecté à deux entrées de connexion EC1, EC2 de l'unité centrale UC par deux circuits différen;s permettant de délivrer vers ce comparateur un courant d'intensité moindre lorsque le moteur pas à pas AC est dans une position d'attente. The comparator CC2 is thus connected to two connection inputs EC1, EC2 of the central unit UC by two different circuits making it possible to deliver towards this comparator a current of less intensity when the stepper motor AC is in a position d 'waiting.
L'unité centrale UC de ce bottier de régulation Br comprend, quant à elle, trois éléments principaux : un compteur, une interface analogique/numérique, et un microprocesseur. The central unit UC of this control box Br comprises, in turn, three main elements: a counter, an analog / digital interface, and a microprocessor.
En premier lieu, l'interface analotique/numérique comporte trois entrées de connexion ayant pour fonctions respectives
- la conversion du signal de vitesse de consigne ajustable délivré par l'interface analogique IAN connectée au bottier de commande manuelle CM de type analogique,
- la lecture du courant délivré par l'actionneur AC avec une fonction d'auto-diagnostic,
- la lecture du courant délivré vers l'interface de sécurité SECU avec une fonction d'autodiagnostic.First, the analog / digital interface has three connection inputs with respective functions
the conversion of the adjustable reference speed signal delivered by the analog interface IAN connected to the manual control box CM of analog type,
reading the current delivered by the AC actuator with a self-diagnosis function,
- the reading of the current delivered to the SECU safety interface with a self-diagnostic function.
Le compteur est un compteur 16 bits, doté de deux compteurs 8 bits, un compteur de poids forts et un compteur de poids faibles, adapté pour échantillonner les signaux issus des moyens de mise en forme MMF du signal capté sur une base de temps prédéterminée, et délivrer à chaque instant tl de cette base de temps un signal de comptage vers le microprocesseur. The counter is a 16-bit counter, provided with two 8-bit counters, a high-weight counter and a low-weight counter, adapted to sample the signals coming from the MMF shaping means of the signal picked up on a predetermined time base. and delivering at each instant tl of this time base a count signal to the microprocessor.
Le microprocesseur est quant à lui programmé pour
- échantillonner sur une base de temps de fréquence moins élevée que celle du compteur, le signal de vitesse lue pour obtenir une succession de données de vitesse lue Vt-l' Vt '
- échantillonner sur la même base de temps le signal de consigne pour obtenir une succession de données de vitesse de consigne Ct-1, Ct---'
- calculer, à chaque instant t, à partir des données de vitesse lue Vt, des données de vitesse de consigne
Ct et des données paramétriques, un nombre de pas calculé N tel que:: N p C(Kp (Ct - Vt) + 5 Kd (Vt - Vt~l) + X Ki E (Ct -Vt),
- mémoriser à chaque instant t le nombre de pas réel effectué par le moteur pas à pas AC pendant la période écoulée depuis la réception du signal de commande engendré à l'instant (t - 1),
- sommer sur la totalité des périodes antérieures le nombre de pas réels effectués par le moteur pas à pas AC de façon à connaître la position dudit moteur par rapport à une position initiale de référence par rapport à laquelle se réfère le nombre de pas N calculé,
- effectuer la différence entre le nombre de pas N calculé et la somme des pas réels effectués de façon à déterminer le nombre de pas effectif à effectuer par le moteur pas à pas AC,
- commander une rotation du moteur pas à pas AC, à chaque instant tl, de façon à obtenir pour -chaque signal de commande
soit une rotation du moteur pas à pas AC égale au nombre de pas effectifs à effectuer avec arrêt du moteur pas à pas en attente du signal de commande suivant,
soit une rota-tion du moteur pas à pas AC d'un nombre de pas inférieur au nombre de pas eff-ectifs à effectuer, lors de le réception du signal de -commande suivant-, ce dernier signal étant alors pris en compte pour commander une nouvelle rotation du moteur pas à pas.The microprocessor is programmed for
- Sampling on a frequency time base less than that of the counter, the speed signal read to obtain a succession of speed data read Vt-l 'Vt'
- Sampling on the same time base the setpoint signal to obtain a succession of setpoint speed data Ct-1, Ct --- '
calculating, at each instant t, from the speed data read Vt, setpoint speed data
Ct and parametric data, a calculated number of steps N such that :: N p C (Kp (Ct - Vt) + 5 Kd (Vt - Vt - 1) + X Ki E (Ct - Vt),
storing at each instant t the number of actual steps performed by the AC stepper motor during the period elapsed since the reception of the control signal generated at the instant (t-1),
summing all the previous periods the number of actual steps taken by the step motor AC so as to know the position of said motor with respect to an initial reference position with respect to which the number of steps N calculated is referred to,
to make the difference between the calculated number of steps N and the sum of the real steps made so as to determine the number of effective steps to be made by the AC stepper motor,
to control a rotation of the AC stepper motor at each instant t, so as to obtain for each control signal
a rotation of the stepper motor AC equal to the number of effective steps to be performed with stopping of the stepper motor waiting for the next control signal,
or a rota-tion of the stepper motor AC a number of steps less than the number of effective steps to be performed, upon receipt of the following-control signal-, the latter signal then being taken into account to control a new rotation of the stepper motor.
Les figures 7, 8, 9 représentent des logigrammes qui illustrent le procédé de régulation mis en oeuvre dans le système de régulation ci-dessus décrit, ainsi que le logiciel mémorisé dans l'unité centrale UC. FIGS. 7, 8, 9 represent flow charts that illustrate the control method implemented in the control system described above, as well as the software stored in the central unit UC.
Ce logiciel comprend un programme principal de gestion du système de régulation et deux programmes d'interruption de ce programme principal, respectivement à chaque instant tl et à chaque instant t. This software comprises a main control system management program and two interrupt programs of this main program, respectively at each time t1 and at each instant t.
Selon le programme principal dont le logigramme est représenté à la figure 7, lors de la mise sous tension du système de régulation, l'unité centrale UC procède dans un premier temps
- à l'initialisation du microcontrôleur validation de la base de temps tl, validation de la priorité des programmes d'interruption t ou- tl, initialisation des entrées de connexion,
- à la lecture des données paramétriques mémorisées dans la mémoire non volatile.According to the main program whose logic diagram is shown in FIG. 7, when the control system is powered up, the central processing unit UC proceeds initially.
at the initialization of the microcontroller, validation of the time base t1, validation of the priority of the interrupt programs t or tl, initialization of the connection inputs,
- reading the parametric data stored in the non-volatile memory.
L'unité centrale UC vérifie ensuite si l'interrupteur marche/arr & I3 du système de régulation est activé. Dans la négative, l'unité centrale vérifie si la console de saisie externe CONS est connectée, puis après libération de cette connexion, le programme se reboucle en A. The central processing unit UC then checks whether the on / off switch I3 of the control system is activated. If not, the central unit checks whether the external input console CONS is connected, and after this connection is released, the program loops back to A.
Lorsque par contre le bouton marche/arret I3 est activé, et si le programme effectue sa première boucle, l'unité centrale UC délivre un signal de commande adapté pour positionner l'actionneur AC dans sa position initiale de référence. When on the other hand the on / off button I3 is activated, and if the program performs its first loop, the central unit UC delivers a control signal adapted to position the AC actuator in its initial reference position.
L'unité. centrale vérifie ensuite si un défaut de survitesse Vs a été délivré, et dans l'affirmative, d'une part force le nombre de pas N calculé à une valeur prédéterminée adaptée pour faire tourner le moteur pas à pas AC vers sa position initiale de référence, et d'autre part délivre un signal de défaut vers le compte-tours CTR. Unity. the central unit then checks whether an overspeed fault Vs has been delivered, and if so, on the one hand forces the number of steps N calculated at a predetermined value adapted to turn the stepper motor AC towards its initial reference position. , and on the other hand delivers a fault signal to the CTR rev counter.
Dans la négative, l'unité centrale UC lit la donnée de vitesse lue V et vérifie si cette dernière est nulle. Lorsque la vitesse lue est nulle, l'unité centrale UC vérifie si la console de saisie externe CONS est connectée, et dans l'affirmative, le programme vient se reboucler en B. Dans le cas contraire, l'unité centrale compare la donnée de vitesse lue avec une donnée de vitesse de démarrage, en l'exemple fixée à 500 Tr/mn. If not, the central processing unit UC reads the speed data read V and checks whether it is zero. When the speed read is zero, the central unit UC checks whether the external input console CONS is connected, and if so, the program is looped back to B. In the opposite case, the central unit compares the data of speed read with a starting speed data, in the example set at 500 RPM.
Lorsque la donnée de vitesse lue V est inférieure à cette vitesse de démarrage, l'unité centrale UC force le nombre de pas calculé à une valeur Nd correspondant au nombre de pas à effectuer par le moteur pas à pas AC par rapport à sa position de référence, pour obtenir une vitesse du moteur thermique MTH égale à la vitesse de démarrage précitée. Le programme vient ensuite se reboucler en A. When the read velocity data V is lower than this starting speed, the central processing unit UC forces the calculated number of steps to a value Nd corresponding to the number of steps to be made by the stepper motor AC with respect to its position of reference, to obtain a speed of the engine MTH equal to the aforementioned starting speed. The program then comes back to A.
Si la donnée de vitesse lue V est supérieure à la vitesse de démarrage, l'unité centrale UC compare cette dernière à la donnée de survitesse Vs. Si cette donnée de survitesse est dépassée, le programme vient se reboucler en C après une boucle de temporisation. Sinon, l'unité centrale UC poursuit sa lecture et vérifie si l'interrupteur 14 de mise en régime de ralenti du moteur thermique MTH est activé. If the velocity data read V is greater than the start speed, the CPU UC compares the latter with the overspeed data Vs. If this overspeed data is exceeded, the program is looped back to C after a delay loop. . Otherwise, the central unit UC continues reading and checks whether the switch 14 for idling the engine MTH is activated.
Dans l'affirmative, et après une boucle de temporisation, l'unité centrale UC compare la donnée de vitesse lue V et la donnée de vitesse de consigne de ralenti cr
Lorsque cette donnée de vitesse de ralenti cr est supérieure à la donnée de vitesse lue V, l'unité centrale délivre un signal de commande adapté pour faire tourner le moteur pas à pas AC d'un pas dans le sens positif.If so, and after a delay loop, the central processing unit UC compares the read velocity data V and the idle speed reference speed data item.
When this idle speed data item cr is greater than the speed data read V, the central unit delivers a control signal adapted to turn the stepper motor AC one step in the positive direction.
Par contre, lorsque la donnée de vitesse lue V excède la donnée de vitesse de ralenti Vcr de plus de 100 Tr/mn, l'unité centrale UC délivre un signal de commande adapté pour faire tourner le moteur pas à pas AC d'un pas dans le sens négatif. Le programme vient ensuite se reboucler en A. On the other hand, when the speed data read V exceeds the idle speed data Vcr by more than 100 RPM, the CPU UC delivers a control signal adapted to turn the stepper motor AC by one step. in the negative sense. The program then comes back to A.
Lorsque l'interrupteur de mise en régime ralenti 14 n'est pas activé, l'unité centrale UC lit dans la mémoire non volatile MNV la donnée paramétrique optionnelle représentative du type de bottier de commande manuelle CM utilisé. When the idle speed switch 14 is not activated, the CPU UC reads in the nonvolatile memory MNV the optional parametric data representative of the type of manual control box CM used.
Enfin, lorsqu'une demande de calcul est ordonnée par le programme d'interruption t, tel qu'on le verra ci-après, le programme appelle les sous programmes de calcul des termes intégral et dérivé, et calcule le nombre de pas à effectuer par le moteur pas à pas, avant de se reboucler en A. Finally, when a calculation request is ordered by the interrupt program t, as will be seen below, the program calls the subprograms for calculating the integral and derivative terms, and calculates the number of steps to be performed. by the stepper motor, before bending back to A.
L'unité centrale UC est en outre programmée pour que le programme d'interruption tl interrompe le pro gramme principal à chaque instant tl correspondant à la base de temps du compteur 8 bits de poids faibles. The central unit UC is further programmed so that the interrupt program t1 interrupts the main program at each instant t1 corresponding to the time base of the 8-bit least significant counter.
Tel que représenté à la figure 8, ce programme compare la position réelle du moteur pas à pas AC avec la position calculée dans le programme principal, et en cas de différence, engendre un signal de commande adapté pour faire tourner le moteur pas à pas d'un pas, soit dans le sens positif, soit dans le sens négatif. As shown in FIG. 8, this program compares the actual position of the stepper motor AC with the position calculated in the main program, and if there is a difference, generates a control signal adapted to turn the stepper motor. one step, either in the positive direction or the negative direction.
Ce programme est également adapté pour incrémenter la temporisation utilisée par le programme principal lors de la détection d'une consigne de vitesse de ralenti ou d'une vitesse lue supérieure à la donnée de survitesse, et pour le calcul du P.I.D.. This program is also adapted to increment the delay used by the main program when detecting an idle speed reference or speed read greater than the overspeed data, and for calculating the P.I.D.
Ce programme a également pour fonction de détecter si un défaut de survitesse a été mémorisé et d'engendrer dans ce cas vers l'interface dé sécurité, SECU la délivrance d'un signal continu permettant d'actionner l'organe de coupure RAL d'alimentation du moteur thermique MTH. The function of this program is also to detect if an overspeed fault has been memorized and to generate in this case to the safety interface SECU the delivery of a continuous signal enabling the actuator RAL to be actuated. supply of the MTH heat engine.
Ce programme assure aussi la gestion des liaisons séries permettant un dialogue d'auto-diagnostic avec la console de saisie externe. This program also manages the serial links allowing a self-diagnostic dialogue with the external input console.
Enfin, en dernier lieu, qe programme incrémente d'une unité le compteur 8 bits de poids fort du compteur. Finally, lastly, this program increments the counter 8 bits of the counter by one.
L'unité centrale UC est enfin programmée pour que le programme d'interruption t interrompe le programme principal à chaque instant t correspondant à un front descendant du signal alternatif délivré par les moyens de mise en forme MMF du signal capté. The central unit UC is finally programmed so that the interrupt program t interrupts the main program at each instant t corresponding to a falling edge of the AC signal delivered by the shaping means MMF of the signal picked up.
Ce programme est adapté pour lire la valeur du compteur 16 bits, et à partir de la différence entre cette valeur et celle correspondant à l'instant t-l, calculer la vitesse de rotation du moteur thermique MTH. Toutes les quatre périodes t, ce programme est adapté ensuite pour délivrer un signal adapté pour commander au programme principal le calcul du nombre de pas à effectuer par le moteur pas à pas AC. This program is adapted to read the value of the 16-bit counter, and from the difference between this value and that corresponding to the instant t-1, calculate the speed of rotation of the heat engine MTH. Every four periods t, this program is then adapted to deliver a signal adapted to control the main program the calculation of the number of steps to be performed by the stepper motor AC.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8804653A FR2629869B1 (en) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING THE ROTATION SPEED OF A HEAT ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8804653A FR2629869B1 (en) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING THE ROTATION SPEED OF A HEAT ENGINE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2629869A1 true FR2629869A1 (en) | 1989-10-13 |
| FR2629869B1 FR2629869B1 (en) | 1992-06-12 |
Family
ID=9365104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8804653A Expired - Lifetime FR2629869B1 (en) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING THE ROTATION SPEED OF A HEAT ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2629869B1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1988
- 1988-04-06 FR FR8804653A patent/FR2629869B1/en not_active Expired - Lifetime
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 9, no. 63 (M-365)[1786], 20 mars 1985; & JP-A-59 196 946 (MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO K.K.) 08-11-1984 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2629869B1 (en) | 1992-06-12 |
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