FR2729752A1 - METHOD AND DEVICE FOR THERMALLY COMPENSATING A GYROMETER - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et un dispositif de compensation thermique d'un gyromètre, le gyromètre comportant un moteur d'entraînement Me, un moteur couple Mc et des éléments mobiles, tels qu'un volant Vo et une couronne d'aimants CA. Le procédé et le dispositif, selon l'invention, permettent, par mesure de la température Tm d'un élément fixe interne du gyromètre et de la puissance électrique P(t) fournie au gyromètre, de déterminer à partir d'un modèle ou d'une table de conversion, la température estimée T|^ de la couronne d'aimants CA. Un coefficient KT de facteur d'échelle est établi en temps réel en fonction de la température, selon une loi polynomiale de la forme (CF DESSIN DANS BOPI) où KTo est le facteur d'échelle du gyromètre à température To de référence, lambdap représente des coefficients de proportionnalité déterminés par calibration et N représente le degré de la loi polynomiale. Application à la compensation thermique des gyromètres de stabilisation d'éléments mobiles mécaniques ou de systèmes d'aide à la navigation.The invention relates to a method and a device for thermal compensation of a gyrometer, the gyrometer comprising a drive motor Me, a torque motor Mc and mobile elements, such as a flywheel Vo and a ring of magnets CA. The method and the device according to the invention make it possible, by measuring the temperature Tm of an internal fixed element of the gyrometer and the electrical power P (t) supplied to the gyrometer, to determine from a model or d 'a conversion table, the estimated temperature T | ^ of the ring of magnets CA. A scale factor KT is established in real time as a function of the temperature, according to a polynomial law of the form (CF DRAWING IN BOPI) where KTo is the scale factor of the reference temperature gyrometer To, lambdap represents proportionality coefficients determined by calibration and N represents the degree of the polynomial law. Application to the thermal compensation of gyrometers for stabilizing mechanical moving elements or navigation aid systems.
Description
La présente invention est relative à un procédé et à unThe present invention relates to a method and a
dispositif de compensation thermique d'un gyromètre. thermal compensation device of a gyrometer.
De manière classique, ainsi que représenté selon une vue en coupe longitudinale en figure la, un gyromètre comporte, habituellement monté sur un accouplement à la Cardan Cd, un volant Vo entraîné par un moteur couple Mc, la couronne d'aimants du moteur couple Mc est notée CA. L'ensemble est monté sur le corps de gyromètre Co fixe et entraîné par l'arbre d'entraînement Ar d'un moteur d'entraînement Me. Le volant Vo est mobile en rotation autour de l'arbre Ar et la position du volant Vo est détectée par un détecteur de position Dep solidaire du corps de gyromètre Conventionally, as shown in a longitudinal sectional view in FIG. 1a, a gyrometer comprises, usually mounted on a cardan coupling Cd, a flywheel driven by a torque motor Mc, the magnet crown of the motor Mc is rated CA. The assembly is mounted on the fixed gyrometer body Co and driven by the drive shaft Ar of a drive motor Me. The flywheel Vo is rotatable about the Ar shaft and the position of the flywheel. is detected by a position detector Dep integral with the gyrometer body
Co. Un capot Ca permet d'assurer une protection de l'ensemble. Co. A hood Ca provides protection of the whole.
Dans le type de gyromètre précédemment décrit, le moteur couple Mc est de type galvanométrique. La force F, exercée par celui-ci, est fonction du champ magnétique engendré par la couronne d'aimants et du courant Imc passant dans les bobines. Le champ magnétique ainsi créé varie avec la température au coeur du gyromètre, ce qui entraîne une variation de la force F et donc du facteur d'échelle du gyromètre, celui-ci étant directement lié à la température effective des pièces mobiles In the type of gyrometer previously described, the torque motor Mc is galvanometric type. The force F, exerted by it, is a function of the magnetic field generated by the magnet ring and the current Imc passing through the coils. The magnetic field thus created varies with the temperature at the heart of the gyrometer, which causes a variation of the force F and therefore the scale factor of the gyroscope, the latter being directly related to the effective temperature of the moving parts.
constituées par les couronnes d'aimants du moteur couple et le volant. formed by the magnet crowns of the torque motor and the flywheel.
En raison du caractère mobile des pièces précitées, il n'est pas possible de mesurer la température de celles-ci, ces pièces étant, lors du fonctionnement du gyromètre, mobiles en rotation rapide de l'ordre de 100 Due to the movability of the aforementioned parts, it is not possible to measure the temperature thereof, these parts being, during operation of the gyrometer, mobile in rapid rotation of the order of 100
tours par seconde.turns per second.
L'élévation de température des pièces mobiles précitées est essentiellement provoquée par le passage du courant Imc dans les bobines du moteur couple, d'o l'aspect dynamique et cumulatif de la variation du The temperature rise of the aforementioned moving parts is essentially caused by the passage of the current Imc in the coils of the torque motor, hence the dynamic and cumulative aspect of the variation of the
facteur d'échelle du gyromètre.scale factor of the gyrometer.
Le procédé et le dispositif de compensation thermique d'un gyromètre ont pour objet de remédier à l'inconvénient précité par la mise en oeuvre d'une technique visant à remplacer la mesure de température des The method and the device for thermal compensation of a gyrometer are intended to overcome the above-mentioned drawback by the implementation of a technique intended to replace the temperature measurement of
pièces mobiles par une estimation de celle-ci. moving parts by an estimate thereof.
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de compensation thermique d'un gyromètre Another object of the present invention is the implementation of a method and a device for thermal compensation of a gyrometer
spécifiques d'un type de gyromètre donné. specific of a given type of gyrometer.
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de compensation thermique d'un gyromètre spécifiques de l'application ou des conditions d'utilisation de ce gyromètre Another object of the present invention is the implementation of a method and a device for thermal compensation of a gyrometer specific to the application or the conditions of use of this gyrometer.
pour un type déterminé de gyromètres. for a specific type of gyrometers.
Un autre objet de la présente invention est également la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de compensation thermique d'un gyromètre grâce auxquels la précision de compensation thermique peut être Another object of the present invention is also the implementation of a method and a device for thermal compensation of a gyrometer by which the thermal compensation accuracy can be
programmée et laissée à la seule initiative de l'utilisateur pour l'applica- programmed and left to the sole initiative of the user for the application
tion considérée.considered.
Le procédé et le dispositif de compensation thermique d'un gyromètre objets de l'invention, ce gyromètre comportant un moteur d'entraînement, un moteur couple et des éléments mobiles, tels qu'un volant et une couronne d'aimants, sont remarquables en ce qu'en vue de déterminer en temps réel un coefficient de facteur d'échelle du gyromètre en fonction de la température, ceux-ci conduisent à mesurer la température Tm d'un élément fixe interne au gyromètre, à mesurer la puissance électrique fournie au gyromètre, à déterminer à partir d'un modèle ou d'une table de conversion la température estimée T de la couronne d'aimants et du volant. Le coefficient de facteur d'échelle KT du gyromètre est établi en fonction de la température, selon une loi polynomiale de la forme n A KT = KTo 0 p (T - To) P p=o KTo représentant le facteur d'échelle du gyromètre à une température To de référence. La valeur du paramètre KTo est obtenue par calibration à la température de référence To précitée, n représente le degré de la loi polynomiale et p une suite de coefficients de proportionnalité déterminés The method and the device for thermal compensation of a gyrometer which is the subject of the invention, this gyrometer comprising a drive motor, a torque motor and movable elements, such as a flywheel and a magnet ring, are remarkable in in order to determine in real time a coefficient of scale factor of the gyrometer as a function of the temperature, these lead to measuring the temperature Tm of a fixed element internal to the gyrometer, to measuring the electrical power supplied to the gyrometer, to be determined from a model or from a conversion table the estimated temperature T of the magnet crown and the flywheel. The coefficient of scale factor KT of the gyrometer is established according to the temperature, according to a polynomial law of the form n A KT = KTo 0 p (T - To) P p = 0 KTo representing the scale factor of the gyrometer at a reference temperature To. The value of the parameter KTo is obtained by calibration at the aforementioned reference temperature To, n represents the degree of the polynomial law and p a series of proportionality coefficients determined.
par calibration.by calibration.
par calibration.by calibration.
Le procédé et le dispositif objets de l'invention trouvent application aux systèmes de navigation ou de stabilisation d'aéronefs, ou The method and the device that are the subject of the invention are applicable to aircraft navigation or stabilization systems, or
autres ensembles mécaniques.other mechanical assemblies.
Le procédé et le dispositif de compensation thermique d'un gyromètre objets de l'invention seront décrits plus en détail en liaison avec The method and the device for thermal compensation of a gyrometer that is the subject of the invention will be described in more detail in connection with
la description et les dessins ci-après dans lesquels outre la figure la the description and the drawings below, in which in addition to FIG.
représentant une vue en coupe d'un gyromètre de type classique, - la figure lb représente un schéma synoptique des éléments constitutifs d'un dispositif conforme à l'objet de l'invention, - la figure 2 représente un mode de réalisation non limitatif d'un élément du dispositif, selon l'invention, représenté en figure lb, - la figure 3a représente l'organigramme fonctionnel d'un sous-programme de calcul de la température estimée des pièces mobiles du gyromètre, - la figure 3b représente l'organigramme fonctionnel d'un sous-programme de calcul du coefficient de facteur d'échelle du gyromètre à partir de la température estimée des pièces mobiles du gyromètre FIG. 1b represents a sectional view of a conventional type of gyro, FIG. 1b represents a schematic diagram of the constituent elements of a device according to the subject of the invention, FIG. 2 represents a non-limiting embodiment of FIG. 1 of the device according to the invention, shown in FIG. 1b; FIG. 3a represents the functional flowchart of a sub-program for calculating the estimated temperature of the moving parts of the gyrometer, FIG. functional flowchart of a subprogram for calculating the gyrometer scale factor from the estimated temperature of the moving parts of the gyrometer
précédemment calculée.previously calculated.
Le procédé de compensation thermique d'un gyromètre, objet de l'invention, sera tout d'abord décrit en liaison avec la figure lb. Ainsi qu'on l'a rappelé relativement à la figure la, le gyromètre peut être constitué par un gyromètre de type classique, comprenant essentiellement un moteur d'entraînement Me, un moteur couple Mc et des éléments mobiles tels qu'un volant Vo et une couronne The thermal compensation method of a gyrometer, object of the invention, will firstly be described in connection with FIG. As has been recalled with reference to FIG. 1a, the gyrometer can be constituted by a conventional type of gyro, essentially comprising a drive motor Me, a torque motor Mc and moving elements such as a Vo steering wheel and a crown
d'aimants CA.of magnets CA.
Ainsi qu'on l'a représenté en figure lb, le procédé, objet de l'invention, afin de permettre la compensation thermique d'un gyromètre de type classique, tel que représenté en figure la, consiste à mesurer la température Tm d'un élément fixe interne du gyromètre, puis à mesurer la puissance électrique fournie à ce dernier. Bien entendu, l'ordre de mesure de la température Tm ou de la puissance électrique du gyromètre n'est pas déterminant, chacun des paramètres pouvant être mesuré l'un après l'autre As shown in FIG. 1b, the method, object of the invention, for enabling the thermal compensation of a conventional type gyro, as represented in FIG. 1a, consists in measuring the temperature Tm of an internal fixed element of the gyrometer, then to measure the electrical power supplied to the latter. Of course, the order of measurement of the temperature Tm or of the electrical power of the gyrometer is not critical, each of the parameters being able to be measured one after the other
et reciproquement.and reciprocally.
Le procédé, objet de l'invention, consiste ensuite à déterminer A à partir d'un modèle ou d'une table de conversion la température estimée T de la couronne d'aimants, puis à établir en temps réel un coefficient de facteur d'échelle du gyromètre, ce coefficient de facteur d'échelle étant The method, which is the subject of the invention, then consists in determining A from a model or a conversion table the estimated temperature T of the ring of magnets, then establishing in real time a factor coefficient of gyro scale, this scale factor being
noté KT.noted KT.
De préférence, selon un aspect avantageux du procédé objet de l'invention, le facteur d'échelle du gyromètre KT est exprimé en fonction de la température selon une loi polynomiale de la forme n Preferably, according to an advantageous aspect of the method which is the subject of the invention, the scale factor of the gyrometer KT is expressed as a function of the temperature according to a polynomial law of the form n
A 0A 0
KT = KTo > E (T - To) p P= p--o Dans la relation précitée, KTo représente le facteur d'échelle du gyromètre considéré à une température To de référence. La valeur du paramètre KTo est déterminée par calibration à la température To précitée et les paramètres p représentent des coefficients de proportionnalité KT = KTo> E (T - To) p P = p - o In the aforementioned relation, KTo represents the scale factor of the gyrometer considered at a reference temperature To. The value of the KTo parameter is determined by calibration at the above-mentioned To temperature and the parameters p represent proportionality coefficients.
déterminés également par calibration. also determined by calibration.
n représente le degré de la loi polynomiale précitée et n represents the degree of the aforementioned polynomial law and
p la variable courante de la loi polynomiale. p the current variable of the polynomial law.
Bien entendu, les paramètres KTo et X p sont des paramètres donnés par le constructeur du gyromètre, ces paramètres étant obtenus par calibration pour un type de gyromètre déterminé. La calibration peut consister dans ce cas en une mesure du facteur d'échelle, le gyromètre considéré étant placé dans une enceinte thermique à la température de référence To précitée, cette température de référence constituant Of course, the parameters KT0 and X p are parameters given by the manufacturer of the gyrometer, these parameters being obtained by calibration for a determined type of gyro. The calibration may consist in this case in a measurement of the scale factor, the gyro considered being placed in a thermal chamber at the aforementioned reference temperature To, this reference temperature constituting
température d'équilibre du gyromètre. equilibrium temperature of the gyrometer.
Selon un aspect particulièrement avantageux du procédé, objet de l'invention, le modèle ou table de conversion pour le gyromètre de type considéré est de la forme T = a P(t) + 3 dP yTm(t) + | dTmr + n dT dt dt Jdt t _t Dans cette relation, P(t) représente la puissance électrique instantanée fournie au gyromètre, - dP représente la valeur instantanée de la dérivée de la puissance Ldt électrique fournie au gyromètre, - Tm(t) représente la valeur instantanée de la température mesurée de l'élément fixe interne du gyromètre, - dTm représente la valeur instantanée de la dérivée de la température Ldt t mesurée de l'élément fixe interne du gyromètre, - Tdi représente la valeur instantanée de la dérivée de la température -dt estimée de la couronne d'aimants, According to a particularly advantageous aspect of the process which is the subject of the invention, the model or conversion table for the type of gyrometer under consideration is of the form T = a P (t) + 3 dP yTm (t) + | In this relation, P (t) represents the instantaneous electric power supplied to the gyrometer, - dP represents the instantaneous value of the derivative of the electric power Ldt supplied to the gyrometer, - Tm (t) represents the instantaneous value of the measured temperature of the internal fixed element of the gyrometer, - dTm represents the instantaneous value of the derivative of the temperature Ldt t measured of the internal fixed element of the gyrometer, - Tdi represents the instantaneous value of the derivative of the estimated temperature of the magnet ring,
L II
- x, 3, y, 5, rI représentent des coefficients de proportionnalité déterminés - x, 3, y, 5, rI represent proportional coefficients of proportionality
pour un type de gyromètre donné pour une utilisation considérée. for a given type of gyrometer for a given use.
On notera en outre que, selon les applications envisagées ou, tout au moins, selon les utilisations du gyromètre auxquelles est appliqué le procédé objet de l'invention, la température mesurée Tm(t) de l'élément fixe est remplacée par la différence de cette température à une température d'environnement Te(t). Ceci permet notamment de tenir compte, en fonction de l'application considérée, de l'inertie thermique du gyromètre dans cette application par rapport à la température de l'environnement. Bien entendu, pour un type de gyromètre considéré, les paramètres i, 8, y, 3 et rI sont déterminés par calibration pour It will furthermore be noted that, depending on the applications envisaged or, at least, according to the uses of the gyrometer to which the method which is the subject of the invention is applied, the measured temperature Tm (t) of the fixed element is replaced by the difference of this temperature at an environmental temperature Te (t). This allows in particular to take into account, depending on the application considered, the thermal inertia of the gyrometer in this application with respect to the temperature of the environment. Of course, for a type of gyrometer considered, the parameters i, 8, y, 3 and rI are determined by calibration for
l'application considérée.the application considered.
On comprendra bien entendu que la mesure de la température Tm et en particulier de la température instantanée Tm(t) et de la puissance électrique P(t), ainsi que, bien entendu, la température d'environnement Te(t) est effectuée par échantillonnage périodique par exemple à une It will of course be understood that the measurement of the temperature Tm and in particular of the instantaneous temperature Tm (t) and of the electric power P (t), as well as, of course, the environmental temperature Te (t) is carried out by periodic sampling for example at a
fréquence d'échantillonnage déterminée, choisie en fonction de l'applica- determined sampling frequency, chosen according to the applica-
tion ou utilisation du gyromètre considéré. tion or use of the gyro.
A titre d'exemple non limitatif et selon une caractéristique avantageuse du procédé objet de l'invention, la puissance électrique P(t) fournie au gyromètre est déterminée par mesure de l'intensité Imc, respectivement Ime du courant électrique fourni au moteur couple Mc, By way of non-limiting example and according to an advantageous characteristic of the method which is the subject of the invention, the electrical power P (t) supplied to the gyrometer is determined by measuring the intensity Imc, respectively Ime of the electric current supplied to the motor Mc ,
respectivement au moteur d'entraînement Me du gyromètre. respectively to the drive motor Me of the gyrometer.
Bien entendu, selon une caractéristique avantageuse du procédé, objet de l'invention, la mesure de la température Tm(t) d'un élément fixe interne du gyromètre est effectuée par mesure de la température d'un élément fixe interne du gyromètre le plus proche des parties mobiles dont on veut déterminer la température, c'est-à-dire le volant et les couronnes d'aimants. De préférence, l'élément fixe peut être constitué par le détecteur de position du volant Vo, ce détecteur de Of course, according to an advantageous characteristic of the method, which is the subject of the invention, the measurement of the temperature Tm (t) of an internal fixed element of the gyrometer is carried out by measuring the temperature of an internal fixed element of the most accurate gyrometer. close to the moving parts whose temperature is to be determined, that is to say the steering wheel and the magnet crowns. Preferably, the fixed element can be constituted by the position detector of the steering wheel Vo, this detector of
position Dep étant bien entendu solidaire du corps Co du gyromètre. Dep position is of course integral with the body Co of the gyrometer.
On notera que le procédé, objet de l'invention, est particu- It will be noted that the process which is the subject of the invention is particularly
lièrement avantageux dans la mesure o la forme polynomiale du coeffi- advantage of the polynomial form of coeffi-
cient de facteur d'échelle KT et en particulier le degré de celle-ci peut être optimalisée en fonction de la précision recherchée, les coefficients X p P des termes de degré p pouvant être ainsi rendus nuls pour obtenir une loi de variation du coefficient du facteur d'échelle KT du gyromètre considéré KT scale factor and in particular the degree of this can be optimized according to the desired accuracy, the coefficients X p P terms of degree p can thus be made null to obtain a law of variation of the coefficient of KT scale factor of the gyrometer considered
la plus proche de la loi réelle pour le type de gyromètre considéré. closest to the real law for the type of gyrometer considered.
En ce qui concerne le modèle ou table de conversion et de la forme donnée à celui-ci selon la relation 2 précitée, on notera bien With regard to the model or conversion table and the form given to it according to the above-mentioned relation 2, it will be noted that
entendu, ainsi qu'il sera décrit plus en détail ci-après dans la description, heard, as will be described in more detail below in the description,
que lors du calcul de la première valeur de la température estimée de la A couronne d'aimants T, la valeur de la dérivée, par rapport au temps de cette variable, est arbitrairement prise égale à zéro, ce qui revient à considérer que la première valeur calculée de la température estimée T est prise égale à une valeur antérieure fictive, afin d'initialiser le procédé objet de l'invention. Bien entendu, la valeur de la dérivée de la A température estimée T peut ensuite être réactualisée et, en particulier, A prise égale ou proportionnelle à la différence de température estimée T, suite à deux échantillonnages successifs de la puissance P(t) électrique fournie au gyromètre. Il en est de même de la température mesurée Tm(t) de l'élément fixe interne du gyromètre ou même de la température that when calculating the first value of the estimated temperature of the crown of magnets T, the value of the derivative, with respect to the time of this variable, is arbitrarily taken equal to zero, which amounts to considering that the first calculated value of the estimated temperature T is taken equal to a fictitious previous value, in order to initialize the method which is the subject of the invention. Of course, the value of the derivative of the estimated temperature T can then be updated and, in particular, A taken equal to or proportional to the estimated temperature difference T, following two successive samplings of the electric power P (t) supplied. to the gyrometer. The same is true of the measured temperature Tm (t) of the internal fixed element of the gyrometer or even of the temperature
d'environnement T (t).of environment T (t).
De manière générale, il n'est pas nécessaire que les fréquences d'échantillonnage de mesure des trois paramètres précités soient identiques. In general, it is not necessary that the measurement sampling frequencies of the three aforementioned parameters are identical.
Une description plus détaillée d'un dispositif de compensation A more detailed description of a compensation device
thermique d'un gyromètre conformément au procédé, objet de l'invention, sera donnée maintenant en liaison avec la même figure lb. Conformément à la figure précitée, le dispositif, objet de l'invention, comprend des moyens I de mesure de la température Tm d'un élément fixe interne du gyromètre, ainsi que précédemment décrit, et des Thermal of a gyrometer according to the method, object of the invention, will be given now in connection with the same figure lb. According to the above-mentioned figure, the device which is the subject of the invention comprises means for measuring the temperature Tm of an internal fixed element of the gyrometer, as previously described, and
moyens 2 de mesure de la puissance électrique fournie au gyromètre. means 2 for measuring the electric power supplied to the gyrometer.
En outre, ces moyens calculateurs 3 sont prévus, ces moyens calculateurs comportant au moins une unité centrale de calculs 30 et des moyens logiciels permettant d'établir, d'une part, à partir d'un modèle ou & table de conversion de la température estimée T de la couronne d'aimants et, d'autre part, en temps réel, un coefficient de facteur d'échelle du gyromètre, selon une loi polynomiale exprimée sous la forme de la relation In addition, these calculating means 3 are provided, these calculating means comprising at least one central computing unit 30 and software means making it possible to establish, on the one hand, from a model or a temperature conversion table. estimated T of the magnet ring and, secondly, in real time, a coefficient of scale factor of the gyrometer, according to a polynomial law expressed in the form of the relation
I précitée.I mentioned above.
Bien entendu, ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure lb, les moyens 3 calculateurs comportent également, associés à l'unité centrale 30 au moins une mémoire morte de type ROM31 et une mémoire vive de type RAM32. L'unité centrale peut être constituée de préférence par un microprocesseur 16 bits ou même un microprocesseur 32 bits, tel qu'un Of course, as also shown in FIG. 1b, the computer means 3 also comprise, associated with the central unit 30, at least one type ROM ROM31 and a type RAM32 random access memory. The central unit may be preferably constituted by a 16-bit microprocessor or even a 32-bit microprocessor, such as a
microprocesseur motorola 68000.motorola 68000 microprocessor.
Ainsi qu'on l'a représenté en outre en figure lb, les moyens 1 de mesure de la température Tm peuvent être constitués par un capteur de température placé sur le détecteur de position Dep, tel que représenté en figure la, ce capteur de température pouvant être constitué par exemple par une sonde de mesure de température commercialisée par la société ANALOG DEVICE sous la référence 590. On notera également, ainsi qu'on l'a représenté en figure lb, que la sonde de mesure de température, constituant les moyens de mesure de température Tm(t) et référencée 1, est reliée à un convertisseur analogique numérique 10, lequel est relié par As furthermore shown in FIG. 1b, the means 1 for measuring the temperature Tm may consist of a temperature sensor placed on the position detector Dep, as represented in FIG. 1a, this temperature sensor which may consist, for example, of a temperature measuring probe sold by ANALOG DEVICE under the reference 590. It will also be noted, as shown in FIG. 1b, that the temperature measuring probe constituting the means of temperature measurement Tm (t) and referenced 1, is connected to an analog digital converter 10, which is connected by
une liaison de type BUS à l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3. a BUS type connection to the central unit 30 of the calculating means 3.
De la même manière, une sonde de mesure de température 4 est placée sur le capot du gyromètre à l'extérieur de celui-ci, afin de mesurer la température d'environnement Te(t). Cette sonde de température 4 est également reliée à un convertisseur analogique numérique 40, lequel In the same way, a temperature measuring probe 4 is placed on the outside of the gyrometer cover, in order to measure the environmental temperature Te (t). This temperature sensor 4 is also connected to an analog digital converter 40, which
est lui-même relié à l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3. is itself connected to the central unit 30 of the calculating means 3.
De la même manière, le circuit d'induit du moteur couple Mc est alimenté par le courant Imc par l'intermédiaire d'un circuit de commande 5, lequel est lui-même relié par une liaison de type BUS à In the same way, the armature circuit of the torque motor Mc is supplied by the current Imc via a control circuit 5, which is itself connected by a BUS-type link to
l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3. the central unit 30 of the calculating means 3.
De la même manière, le circuit d'induit du moteur d'entraîne- In the same way, the armature circuit of the driving motor
ment Me est alimenté par le courant Ime par l'intermédiaire d'un circuit de commande 6, lequel est également connecté à l'unité centrale 30 des Me is fed by the current Ime via a control circuit 6, which is also connected to the central unit 30 of the
moyens calculateurs 3.calculating means 3.
On notera que les circuits de commande 5 du moteur couple Mc et le circuit de commande 6 du moteur d'entraînement Me sont constitués par des circuits semblables, lesquels ont été représentés et It will be noted that the control circuits 5 of the torque motor Mc and the control circuit 6 of the drive motor Me are constituted by similar circuits, which have been represented and
décrits de façon plus détaillée sur la figure 2. described in more detail in Figure 2.
De préférence, le circuit de commande 5 permet d'effectuer une commande en courant du moteur couple Mc. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2, ce circuit de commande comprend un convertisseur numérique analogique 50, directement relié par une liaison par BUS à l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3 et un amplificateur de tension/courant 51l, cet amplificateur pouvant être constitué par tout amplificateur de tension/courant de type classique, lequel, à ce titre, ne Preferably, the control circuit 5 makes it possible to control the current of the torque motor Mc. As shown in FIG. 2, this control circuit comprises a digital analog converter 50 directly connected by a BUS link to the central unit 30 of the computer means 3 and a voltage / current amplifier 51l. this amplifier can be constituted by any voltage / current amplifier of conventional type, which, as such, does not
sera pas décrit en détail.will not be described in detail.
Par contre, le circuit de commande 6 peut être constitué de la même façon par un convertisseur numérique analogique directement relié par une liaison par BUS à l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3 et par un amplificateur de tension, lequel permet d'amplifier la tension délivrée par le convertisseur numérique analogique précité, afin de On the other hand, the control circuit 6 may be constituted in the same way by a digital analog converter directly connected by a BUS link to the central unit 30 of the computer means 3 and by a voltage amplifier, which amplifies the voltage delivered by the aforementioned digital converter, in order to
commander directement le moteur d'entraînement Me en tension. directly control the drive motor Me in tension.
On comprendra bien entendu que, quel que soit le mode de commande des moteur couple Mc ou moteur d'entraînement Me, en courant, ou en tension, tout signal de commande délivré par l'unité centrale au convertisseur numérique analogique constitutif des circuits de commande et 6 est transformé en tension par ces circuits convertisseurs numériques analogiques et cette tension est transformée, soit en un courant, soit en une tension, permettant la commande du moteur couple Mc, respectivement It will of course be understood that, whatever the mode of control of the torque motor Mc or drive motor Me, in current, or in voltage, any control signal delivered by the central unit to the digital-analogue converter constituting the control circuits and 6 is converted into voltage by these analog digital converter circuits and this voltage is transformed into either a current or a voltage, allowing the control of the torque motor Mc, respectively
du moteur d'entraînement Me en correspondance biunivoque de l'informa- of the drive motor Me in one-to-one correspondence of
tion délivrée par l'unité centrale 30 des moyens calculateurs 3. De cette manière, la mesure des courants Imc ou Ime délivrés au moteur couple Mc, respectivement moteur d'entraînement Me, est connue à chaque instant et en particulier à l'instant d'échantillonnage des valeurs de température précitées. Une mesure de la valeur de ces courants Imc, respectivement Ime, au sens physique du terme, n'est donc pas nécessaire. provided by the central unit 30 of the calculating means 3. In this way, the measurement of the currents Imc or Ime delivered to the torque motor Mc, respectively drive motor Me, is known at every moment and in particular at the instant of sampling of the above-mentioned temperature values. A measure of the value of these currents Imc, respectively Ime, in the physical sense of the term, is therefore not necessary.
Une description plus détaillée des moyens logiciels permettant A more detailed description of the software resources
la mise en oeuvre du procédé et du dispositif, objet de l'invention, sera the implementation of the method and the device, object of the invention, will be
donnée en liaison avec les figures 3a et 3b. given in conjunction with Figures 3a and 3b.
De manière générale, les moyens logiciels permettant A d'établir la température estimée T de la couronne d'aimants CA sont constitués avantageusement par un sous-programme implanté en mémoire Generally speaking, the software means making it possible to establish the estimated temperature T of the ring of magnets CA advantageously consist of a subroutine implanted in memory.
morte des moyens calculateurs 3.dead calculating means 3.
De même, les moyens logiciels permettant d'établir en temps réel un coefficient de facteur d'échelle KT du gyromètre peuvent l 5 avantageusement être constitués par un sous-programme implanté en Similarly, the software means making it possible to establish in real time a coefficient of scale factor KT of the gyrometer may advantageously be constituted by a subroutine implanted in
mémoire vive des moyens calculateurs. RAM memory calculating means.
Ainsi qu'on l'a représenté en figure 3a, le sous-programme permettant d'établir la température estimée T de la couronne d'aimants CA peut comporter avantageusement un module d'échantillonnage et de mémorisation de la température TM(k) de l'élément fixe interne du gyromètre et de la température d'environnement Te(k). Bien entendu, les intensités fournies respectivement au moteur couple Imc(k) et au moteur d'entraînement d'intensités Ime(k) sont déterminées, ainsi qu'on l'a décrit As has been shown in FIG. 3a, the subroutine making it possible to establish the estimated temperature T of the ring of magnets CA may advantageously comprise a temperature sampling and storage module TM (k) of the internal fixed element of the gyrometer and the environmental temperature Te (k). Of course, the intensities supplied respectively to the torque motor Imc (k) and to the driving motor of intensities Ime (k) are determined, as has been described.
précédemment dans la description. L'indice k des valeurs mesurées ou previously in the description. The index k of the values measured or
déterminées par échantillonnage représente en fait la valeur instantanée de ces paramètres à l'instant d'échantillonnage considéré. Bien entendu, les valeurs échantillonnées Tm(k), Imc(k), Ime(k) et Te(k) sont mémorisées de préférence au niveau de la mémoire de type RAM32 des moyens determined by sampling represents in fact the instantaneous value of these parameters at the sampling instant considered. Of course, the sampled values Tm (k), Imc (k), Ime (k) and Te (k) are stored preferably at the level of the memory type RAM32 means
calculateurs 3.calculators 3.
En outre, le sous-programme permettant d'établir la A température estimée T de la couronne d'aimants CA comporte egalement ll un module de calcul de la dérivée [dTm_ de la température mesurée Ldt _t Tm. Cette dérivée est par définition proportionnelle à la différence de deux échantillons de températures successifs, ces échantillons étant notes Tm(k) et Tm(k-l). Le coefficient de proportionnalité est donné par KI, ce coefficient pouvant être déterminé par les accroissements successifs des In addition, the subroutine for establishing the estimated temperature T of the ring of magnets CA also includes a module for calculating the derivative [dTm_ of the measured temperature Ldt _t Tm.This derivative is by definition proportional to the difference of two samples of successive temperatures, these samples being notes Tm (k) and Tm (kl). The coefficient of proportionality is given by KI, which coefficient can be determined by the successive increases in
valeurs échantillonées Tm(k) successives et moyennisation correspondante. successive sampled values Tm (k) and corresponding averaging.
Le sous-programme précité comporte en outre un module de calcul de la puissance électrique P(k) instantanée correspondant à la puissance fournie au gyromètre aux instants d'échantillonnage. Cette puissance électrique instantanée est définie par la somme des produits des tensions d'alimentation et des courants Imc(k) et Ime(k) des moteurs correspondants. Bien entendu, les tensions V d'alimentation des moteurs correspondants peuvent être déterminées de la même façon que les The aforementioned subroutine further comprises a module for calculating the instantaneous electrical power P (k) corresponding to the power supplied to the gyrometer at the sampling instants. This instantaneous electrical power is defined by the sum of the products of the supply voltages and currents Imc (k) and Ime (k) of the corresponding motors. Of course, the supply voltages V of the corresponding motors can be determined in the same way as the
courants, ainsi que décrit précédemment dans la description. currents, as previously described in the description.
Ainsi que représenté également en figure 3a, le sous- As also shown in FIG. 3a, the sub-
programme précité comporte un module de calcul de la dérivée de la puissance électrique instantanée [dP 1 fournie au gyromètre. Par Ldt J t définition, cette dérivée est proportionnelle à la différence P(k)-P(k-l) des deux puissances électriques successives calculées. Le coefficient de The aforementioned program comprises a module for calculating the derivative of the instantaneous electrical power [dP 1 supplied to the gyrometer. By Ldt J t definition, this derivative is proportional to the difference P (k) -P (k-1) of the two successive electrical powers calculated. The coefficient of
proportionnalité K2 peut, de façon analogue au coefficient de proportion- proportionality K2 can, in a similar way to the coefficient of proportion-
nalité KI, être déterminé par les accroissements successifs de puissance KI, be determined by successive increases in power
électrique fournie.electric provided.
Ainsi qu'on l'a représenté en figure 3a, un module de lecture est prévu, afin d'assurer la lecture de la valeur des coefficients cL, y,, 6 précédemment décrits. La valeur de ces coefficients étant acquise par l'unité centrale de calcul 30, le sous-programme précité comporte en outre un module de calcul de la température estimée T(k) instantanée de la couronne d'aimants à partir de la relation donnée par la table ou modèle de conversion. Dans ce cas, ainsi que mentionné déjà précédemment, la valeur de la dérivée L[dl de cette même température estimée est dtt définie comme proportionnelle à la différence de deux températures As shown in FIG. 3a, a reading module is provided in order to ensure the reading of the value of the coefficients c 1, y 1, 6 previously described. The value of these coefficients being acquired by the central computing unit 30, the aforementioned subroutine further comprises a module for calculating the estimated instantaneous temperature T (k) of the magnet ring from the relationship given by the table or conversion model. In this case, as already mentioned above, the value of the derivative L [dl of this same estimated temperature is defined as proportional to the difference of two temperatures
A AA A
estimees successives les plus proches T(k-l)-T(k-2). Bien entendu, ainsi que décrit précédemment, l'initialisation de la valeur de la dérivée est effectuée par l'attribution arbitraire de la valeur zéro à celle-ci. Dans A l'expression de la température estimée T(k) du module de calcul, telle que représentée en figure 3a, les coefficients de proportionnalité K3 et K4 sont déterminés de la même façon que les coefficients de proportionnalité KI et successive estimates nearest T (k-1) -T (k-2). Of course, as described above, the initialization of the value of the derivative is performed by the arbitrary assignment of the value zero thereto. In the expression of the estimated temperature T (k) of the calculation module, as represented in FIG. 3a, the proportionality coefficients K3 and K4 are determined in the same way as the proportionality coefficients KI and
K2 et permettent ainsi de calculer les valeurs des dérivées des tempéra- K2 and thus make it possible to calculate the values of the temperature derivatives.
tures mesurées Tm(k) et T(k-1).measured values Tm (k) and T (k-1).
Enfin un module de calcul de la nouvelle valeur de la dérivée o% A A de la température T proportionnelle à T(k)-T(k-l) est prévu, ce module de calcul permettant de définir cette dérivée comme proportionnelle à la A A difference T(k)-T(k-l), différence des deux dernières valeurs successives de la température estimée. Le coefficient de proportionnalité est un coefficient K5 déterminé de façon analogue à la détermination des coefficients K1 à K4 précités. Bien entendu, et, de façon avantageuse non limitative, la nouvelle valeur de la dérivée de la température estimée T peut être réinjectée dans le module de calcul de la température estimée T(k), afin d'effectuer une série d'itérations en vue d'augmenter la précision de calcul de la température estimée T(k) représentant la température Finally, a module for calculating the new value of the derivative o% AA of the temperature T proportional to T (k) -T (kl) is provided, this calculation module making it possible to define this derivative as proportional to the difference AA T ( k) -T (kl), difference of the last two successive values of the estimated temperature. The coefficient of proportionality is a coefficient K5 determined analogously to the determination of the coefficients K1 to K4 mentioned above. Of course, and advantageously but not limited to, the new value of the derivative of the estimated temperature T can be fed back into the calculation module of the estimated temperature T (k), in order to carry out a series of iterations with a view to to increase the calculation accuracy of the estimated temperature T (k) representing the temperature
estimee instantanée.instant estimate.
Une description plus détaillée du sous-programme implanté en A more detailed description of the sub-program implemented in
mémoire vive 32 des moyens calculateurs 3 permettant de calculer le coefficient de facteur d'échelle instantané KT(k) du gyromètre sera donnée RAM 32 calculating means 3 for calculating the instantaneous scale factor coefficient KT (k) of the gyrometer will be given
en liaison avec la figure 3b.in connection with Figure 3b.
Conformément à la figure précitée, le sous-programme précité peut avantageusement comprendre un module de lecture de la valeur du paramètre KTo à la température To de référence et de lecture des coefficients p précités. Bien entendu, les coefficients KT et p relatifs à According to the above-mentioned figure, the aforementioned subroutine may advantageously comprise a module for reading the value of the parameter KTo at the reference temperature To and reading the aforementioned coefficients p. Of course, the coefficients KT and p relating to
P PP P
un type déterminé de gyromètre considéré peuvent être avantageusement a given type of gyrometer considered can be advantageously
pour ce gyromètre mémorisés en mémoire morte 31 des moyens calcula- for this gyrometer stored in read-only memory 31 computing means
teur 3.3.
En outre, le sous-programme précité comporte un module de calcul du coefficient instantané KT(k) du facteur d'échelle KT instantané selon la loi polynomiale considérée. Dans l'expression de la loi polynomiale indiquée dans le module de calcul précité, la variable T(k) est bien entendu In addition, the aforementioned subroutine comprises a module for calculating the instantaneous coefficient KT (k) of the instantaneous scale factor KT according to the polynomial law considered. In the expression of the polynomial law indicated in the above-mentioned calculation module, the variable T (k) is of course
la valeur calculée de cette variable dans le module de calcul du sous- the calculated value of this variable in the calculation module of the sub-
programme précédent représenté en figure 3a. previous program shown in Figure 3a.
On a ainsi décrit un procédé et un dispositif de compensation thermique d'un gyromètre particulièrement performant dans la mesure ou, d'une part, la précision du calcul du coefficient du facteur d'échelle KT instantané peut être déterminée par le choix du degré de la loi There is thus described a method and a device for thermal compensation of a particularly efficient gyroscope insofar as, on the one hand, the precision of the calculation of the coefficient of the instantaneous KT scale factor can be determined by the choice of the degree of the law
polynomiale représentant celui-ci.polynomial representing this one.
D'autre part, le procédé et le dispositif, objet de l'invention, apparaissent particulièrement performants dans la mesure o pour un type de gyromètre déterminé, c'est-à-dire correspondant en fait à une série donnée définie par un constructeur, et les paramètres KTo et p étant P déterminés et donnés par le constructeur, il est possible pour chaque application de ce gyromètre considéré de déterminer ensuite les paramètres ca,, y, 6, 1 du modèle ou table de conversion représentatifs de l'utilisation particulière du type de gyromètre considéré. Bien entendu, les coefficients a,, y, 6, r, précités peuvent être par exemple déterminés lors d'essai du gyromètre pour l'application considérée à différentes puissances électriques fournies au gyromètre précité. Un On the other hand, the method and the device, object of the invention, appear particularly effective in the measurement o for a type of determined gyro, that is to say corresponding in fact to a given series defined by a manufacturer, and the parameters KT0 and p being P determined and given by the manufacturer, it is possible for each application of this gyrometer considered to then determine the parameters ca ,, y, 6, 1 of the model or conversion table representative of the particular use the type of gyrometer considered. Of course, the coefficients a ,, y, 6, r, cited above can be determined for example by testing the gyrometer for the application in question at different electrical powers supplied to the aforementioned gyroscope. A
échantillonnage des valeurs de mesure de température, soit d'environne- sampling of the measured values of temperature, ie of environ-
ment, soit de la température Tm ou température mesurée de l'élément fixe interne du gyromètre, puis une mesure du coefficient KT pour chacune des A puissance, permet de déduire la température estimée T et finalement pour chaque valeur de puissance considérée. La mesure de la température either the temperature Tm or measured temperature of the internal fixed element of the gyrometer, then a measurement of the coefficient KT for each of the A power, allows to deduce the estimated temperature T and finally for each power value considered. Temperature measurement
mesurée Tm pour les puissances correspondantes permet alors l'établisse- measured Tm for the corresponding powers then allows the establishment
ment d'un système d'équation en a, y, y, A,., ce système d'équation pouvant être résolu sans difficulté par la méthode des moindres carrés à laquelle est appliqué un filtrage optimal ainsi que parfaitement connu de of an equation system in a, y, y, A,., this system of equation can be solved without difficulty by the least squares method to which an optimal and well-known filtering is applied.
l'homme du métier dans le domaine du traitement numérique. the skilled person in the field of digital processing.
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