FR2888009A1 - Dispositif de commande comportant deux manches couples pour permettre de placer des organes commandes dans des positions souhaitees - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif comporte deux manches (1) montés sur cardan (2) et dont chacun possède deux degrés de liberté (G, P) affectés aux organes commandés à déplacer.Deux actionneurs (8, 9) appliquent à leur manche associé soit un couple de restitution d'effort soit un couple de déplacement. Ils sont pilotés par deux circuits d'asservissement (14, 15).Selon l'invention, chaque manche est pourvu d'un dispositif élastique mécanique de rappel (6, 7) sollicitant le manche associé (1) dans sa position neutre et destiné à fournir, lors de la manipulation du manche correspondant (1) un couple de restitution d'effort agissant en appui du couple de restitution d'effort fourni par l'actionneur (8, 9) associé.
Description
La présente invention est relative à un dispositif de commande comportant
deux manches couplés pour permettre de placer des organes commandés dans des positions souhaitées.
Plus particulièrement, mais non exclusivement, l'invention concerne l'application d'un tel dispositif de commande au positionnement des gouvernes d'un aéronef - en particulier de ses gouvernes de gauchissement et de profondeur - muni d'un poste de pilotage à double commande.
Par le document US 5 291 113, on connaît un dispositif de commande pour aéronef de ce type comprenant deux manches montés chacun sur cardan et dont chacun possède deux degrés de liberté affectés respectivement aux organes commandés à déplacer et, pour chacun desdits manches et affectés respectivement auxdits degrés de liberté : a) deux actionneurs destinés à appliquer à leur manche associé soit un couple de restitution d'effort, soit un couple de déplacement selon le degré de liberté 15 associé, b) deux circuits d'asservissement dont chacun est agencé pour: d'une part commander l'actionneur du degré de liberté associé de manière qu'il fournisse un couple de restitution d'effort s'opposant à chaque manipulation d'un premier des manches exercé selon ce degré de liberté et, d'autre part, provoquer en fonction de ladite manipulation du premier manche un déplacement de même amplitude, de même sens et selon le même degré de liberté du second manche, c) deux détecteurs de position de manche pour fournir respectivement auxdits circuits d'asservissement un signal d'entrée de position des manches 25 associés, ledit dispositif de commande comprenant également: d) des moyens pour commander les déplacements desdits organes commandés en fonction des signaux fournis par lesdits capteurs.
Dans le cas de ce dispositif de commande antérieur, la conception de chaque circuit d'asservissement est entièrement électronique, les manches étant sollicités par des moteurs électriques chargés à eux seuls de fournir les couples de déplacement et les couples de restitution d'effort s'exerçant sur les manches.
Par conséquent, lorsqu'une panne, notamment électrique, survient dans ce dispositif de commande, non seulement la coordination des mouvements des deux manches est compromise, mais - ce qui est inacceptable dans de nombreux cas et en particulier dans le domaine de l'avionique - la restitution d'effort sur les manches ne peut également plus être assurée, ce qui obère gravement la sécurité.
L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande du type indiqué ne présentant pas ces inconvénients.
L'invention a donc pour objet un dispositif de commande tel que défini cidessus qui est remarquable en ce que chaque manche est en outre pourvu d'un dispositif élastique mécanique comprenant pour chacun desdits degrés de liberté un ensemble de rappel élastique sollicitant le manche associé dans sa position neutre et destiné à fournir, lors de la manipulation du manche correspondant, un couple de restitution d'effort agissant en appui du couple de restitution d'effort fourni par l'actionneur associé.
Grâce à ces caractéristiques, en cas d'une panne d'un élément électronique quelconque du dispositif de commande, celui-ci permet de conserver l'aptitude à positionner les organes à déplacer, la restitution des efforts demeurant alors assurée par les moyens élastiques mécaniques.
Certes, en pareil cas, le dispositif de commande fonctionnera en mode dégradé, car les manches ne seront plus couplés ensemble, mais la sécurité de fonctionnement au niveau des organes à déplacer restera préservée.
L'invention apporte ainsi un avantage décisif par rapport à la technique antérieure en particulier dans le domaine de l'avionique, car les organes à déplacer, plus précisément les gouvernes de gauchissement et de profondeur pourront, en cas de panne électrique du dispositif de commande, toujours être actionnés en toute sécurité avec une restitution d'effort légèrement moindre mais fournie exclusivement par les ensembles mécaniques élastiques.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les caractéristiques desdits ensembles de rappel élastique sont choisies de telle manière qu'en l'absence due à une panne des couples de restitution d'effort fournis par lesdits actionneurs, ils engendrent 90 % environ des couples de restitution d'effort totaux respectifs appliqués sur les manches, lorsque lesdits actionneurs fournissent normalement leurs couples de restitution d'effort correspondants.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits circuits d'asservissement peuvent être agencés pour commander lesdits actionneurs associés de manière à engendrer au moins une butée de fin de course ressentie lors de la manipulation desdits manches dans les deux sens de déplacement de ceux-ci pour chacun desdits degrés de liberté.
Dans ce cas, il peut être préférable, pour améliorer la sécurité, que le circuit d'asservissement associé à au moins l'un desdits degrés de liberté soit agencé pour commander lesdits actionneurs associés de manière à engendrer deux butées mécaniques successives dont l'une est une butée franchissable et dont l'autre est une butée de fin de course, ces butées étant ressenties lors d'une manipulation de manche dans au moins l'un des sens du degré de liberté concerné.
Cette caractéristique peut s'avérer particulièrement utile dans l'application de l'invention à la commande du gouvernail de profondeur d'un avion, les deux butées successives étant alors imposées pour les mouvements des manches qui ont pour effet de faire plonger le nez de l'avion, un angle de plongée important ne pouvant alors être obtenu qu'après franchissement de la première butée.
Selon une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, chacun desdits circuits d'asservissement peut comprendre deux boucles d'asservissement interconnectées affectées à un degré de liberté de chacun desdits manches et comprenant chacune un amplificateur pour fournir un signal d'attaque auxdits actionneurs et des moyens de sommation qui sont connectés à l'entrée de l'amplificateur et auxquels sont connectés lesdits capteurs affectés, pour chaque manche, au même degré de liberté, les signaux de sortie desdits capteurs étant appliqués à ces moyens de sommation avec des signes opposés.
Dans ce cas, chacune desdites boucles d'asservissement peut avantageusement comprendre des premiers et seconds moyens d'amplification à gain variable connectés respectivement entre lesdits capteurs et lesdits moyens de sommation, lesdits moyens d'amplification à gain variable déterminant dans ladite boucle d'asservissement respectivement pour les mouvements des manches de part et d'autre de leur point neutre des lois de variation prédéterminées du couple de restitution d'effort engendré par l'actionneur commandé par cette boucle en fonction du déplacement du manche respectif concerné.
Lesdites lois de variation prédéterminées peuvent être linéaires ou quasilinéaires. Dans ce cas, il peut s'avérer avantageux que les lois de variation linéaires ou quasi-linéaires associées respectivement à chaque degré de liberté des manches soient de pentes distinctes pour les déplacements de part et d'autre du point neutre de ces manches.
De cette manière, il peut être tenu compte des conditions ergonomiques particulières selon lesquelles les avant-bras d'une personnes ont une force différente 35 selon que la force est exercée en se rapprochant du corps ou en s'en éloignant.
Les moyens d'amplification à gain variable des boucles d'asservissement affectées à au moins l'un des degrés de liberté sont commutables pour permettre d'inverser les pentes des lois de variation correspondantes selon que le manche concerné est situé à gauche ou à droite d'un utilisateur, des moyens de mémoire étant prévus dans chacune des boucles d'asservissement affectées à ce même degré de liberté pour maintenir les pentes des lois de variation tant que le sens de déplacement du manche ne se soit pas inversé.
Cette caractéristique s'avère particulièrement avantageuse en particulier dans le cas où le dispositif de commande est installé dans un poste de pilotage où le pilote et le copilote sont assis de front. En effet, l'application de cette caractéristique résoudra alors le problème de la différence d'implantation des manches respectivement à gauche du pilote et à droite du copilote.
Il peut également être avantageux d'insérer dans chacune desdites boucles d'asservissement des filtres électroniques destinés à créer un effet d'amortissement 15 dans la commande des mouvements des manches.
Des moyens peuvent être prévus pour rendre lesdits circuits d'asservissement inopérants lorsque les signaux de position fournis par lesdits capteurs affectés à un même degré de liberté diffèrent l'un de l'autre d'une quantité prédéterminée.
Cette caractéristique permet de découpler les manches l'un de l'autre dans l'éventualité que les utilisateurs des deux manches effectuent simultanément des commandes contradictoires Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits actionneurs sont de préférence des moteurs électriques triphasés à pilotage en courant sinusoïdal.
Dans ce cas, on pourra prévoir avantageusement des moyens pour courtcircuiter les enroulements de ces moteurs électriques afin d'obtenir un effet d'amortissement des mouvements des manches, lorsqu'en raison d'une panne électrique, le dispositif de commande fonctionne en mode dégradé à l'aide du seul dispositif élastique de restitution d'effort.
L'invention a également pour objet un dispositif de commande du positionnement des gouvernes d'un aéronef - en particulier de ses gouvernes de gauchissement et de profondeur - muni d'un poste de pilotage à double commande, remarquable en ce qu'il comprend un dispositif de commande tel que défini précédemment.
Dans le cadre de ce dispositif de commande à application spécifique à un 35 avion, il peut alors être avantageux, lorsque l'avion est doté d'une installation de pilote automatique, que chacun desdits circuits d'asservissement comprenne des moyens de commutation pour permettre de leur appliquer sélectivement ledit signal d'entrée de position des manches ou le signal de sortie de ladite installation de pilote automatique.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une cabine de pilotage d'un aéronef à double pilotage pour illustrer l'implantation de deux manches latéraux couplés électriquement l'un à l'autre selon l'invention; - les figures 2A et 2B sont des diagrammes montrant un exemple des lois régissant le rapport entre la restitution d'effort exercée sur les manches de la figure 1, en fonction d'un signal de déplacement engendré par l'application de cet effort par le pilote, les diagrammes portant respectivement sur la commande de chacun des deux degrés de liberté à savoir dans l'exemple sur la commande de profondeur et la commande de gauchissement d'un aéronef; la figure 3 est un schéma simplifié d'un dispositif selon l'invention pour la commande de profondeur et de gauchissement d'un aéronef à l'aide de deux manches couplés électriquement; - la figure 4 est un schéma fonctionnel de la commande de profondeur du dispositif de commande de la figure 3; et - la figure 5 est un schéma fonctionnel de la commande de gauchissement du dispositif de commande de la figure 3.
Dans ce qui va suivre, on décrira l'invention dans son application à la commande des gouvernes de gauchissement et de profondeur d'un aéronef, les organes commandés étant dans ce cas les ailerons et le gouvernail de profondeur de celui-ci.
On notera cependant que l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'organes commandés moyennant une double commande, que ce soit dans le cadre de l'avionique ou dans d'autres domaines de la technique.
Ceci étant, sur la figure 1, on a représenté un exemple d'implantation des manches de commande des axes de profondeur et de gauchissement dans une cabine à double pilotage d'un aéronef. Dans la cabine sont installés deux postes, à gauche le poste P pour le pilote et à droite le poste CO pour le copilote. Les manches, MP et MCO sont installés sur des tablettes latérales TP et TCO, situées dans la cabine respectivement à gauche du poste P et à droite du poste CO.
Selon des conventions bien connues, une commande sur l'axe de profondeur est obtenue en agissant sur chaque manche MP ou MCO respectivement vers l'avant (flèche PAV; plongée du nez de l'avion) et vers l'arrière (flèche PAR; redressement du nez de l'avion). Une commande sur l'axe de gauchissement est obtenue en agissant sur chaque manche MP ou MCO respectivement vers la droite (flèche GDR; inclinaison vers la droite de l'avion) ou vers la gauche (flèche GGA; inclinaison vers la gauche de l'avion).
On notera que la figure 1 ne représente qu'un exemple d'implantation des manches à couplage électrique. L'invention s'applique également à d'autres dispositions, par exemple dans des aéronefs dans lesquels les pilotes sont installés dans deux cockpits séparés, situés l'un derrière l'autre, ce qui est souvent le cas dans des avions militaires. Par conséquent, les manches MP et MCO peuvent être installés dans le même espace en étant visibles pour les deux pilotes ou dans des espaces séparés ou chaque pilote peut avoir, en examinant son propre manche, la perception des actions effectuées par l'autre pilote sur son propre manche.
Les figures 2A et 2B représentent, respectivement en ce qui concerne l'axe de profondeur et l'axe de gauchissement, des exemples de lois de restitution d'effort en fonction du déplacement des manches, ces lois pouvant être mises en oeuvre dans le dispositif de commande selon l'invention. On notera toutefois que ces lois de restitution d'effort telles qu'illustrées ne sont pas limitatives de l'invention, d'autres lois de restitution d'effort pouvant être mises en oeuvre par le dispositif de commande selon l'invention.
En se référant d'abord à la figure 2A, on voit que le déplacement D dans chaque sens du manche à partir de son point neutre intermédiaire N, est limité par une butée bm infranchissable, la courbe de restitution d'effort E/déplacement D étant linéaire pour le déplacement PAR, et quasi- linéaire pour le déplacement PAV.
Pour des raisons ergonomiques qui tiennent compte de la force de la main qui est plus grande dans le sens de la traction (mouvement vers soi) que dans le sens de la poussée (mouvement dans le sens opposé), la pente a de la courbe pour le déplacement PAR est plus forte que celle [3 de la courbe pour le déplacement PAV. Les pilotes rencontrent donc un effort restitué globalement plus fort dans le sens PAR que dans le sens PAV.
Cependant, la courbe pour le déplacement PAV comporte une discontinuité d, présentant ainsi un tronçon a de pente 13 mis en oeuvre dans des conditions de vol courantes et un tronçon b de pente y plus forte que les pentes a et (3, le tronçon b correspondant à des conditions de vol avec risque c'est à dire à une plongée importante du nez de l'avion. Pour des raisons de sécurité, les positions du manche correspondant à la fin du tronçon a et au début du tronçon b (considérés dans le sens du déplacement vers une plus grande angle de la gouverne de profondeur), sont séparées par une butée franchissable bf. Autrement dit, au-delà d'un certain degré de plongée du nez de l'avion, les pilotes ressentiront un effort résistant important qu'ils doivent vaincre pour passer vers un degré de plongée supérieur. En outre, au-delà l'effort E résistant croît très fortement.
La figure 2B illustre la loi de restitution d'effort pour la commande de gauchissement. Le diagramme représenté est celui concernant le manche MCO du poste CO du copilote (figure 1), le diagramme (non représenté sur le dessin) concernant le manche MP du poste P du pilote présentant une image spéculaire par rapport à celui concernant le copilote.
Les courbes du diagramme suivent un tracé linéaire, cependant que, comme dans le cas du diagramme de la figure 2A, il y a ici également une différentiation en ce qui concerne la pente des courbes. Dans le cas représenté qui est celui du manche MCO, la courbe du sens GDR du mouvement du manche (vers l'extérieure de la cabine dans le cas du manche MCP) présente une pente 8 supérieure à la pente e correspondant au déplacement GGA (vers l'intérieur de la cabine). Comme déjà indiqué, cette différentiation est inverse pour la restitution de l'effort concernant le manche MP.
II est à noter que les butées infranchissables bm dont il est question cidessus sont matérialisées de préférence par des organes mécaniques de fin de course incorporés dans le mécanisme de chaque manche, alors que les butées franchissables bf sont matérialisées par des particularités des lois d'effort mises en oeuvre par l'électronique.
On va désormais se référer à la figure 3 qui représente un schéma simplifié d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention pour la commande de profondeur et de gauchissement.
Ce dispositif comprend les deux manches MP et MCO déjà représentés sur la figure 1. Ils sont de construction identique.
Chaque manche forme une poignée 1 montée sur un cardan 2 auquel sont associés des moyens de guidage mécanique (non représentés) qui limitent les mouvements de la poignée 1 à des déplacements angulaires autour du centre 3 du cardan 2 selon deux degrés de liberté orientés dans deux plans perpendiculaires, l'un des degrés étant associé à l'axe de commande de profondeur et l'autre à l'axe de commande de gauchissement indiqués respectivement par les flèches P et G. Des poignées ou manches de ce type sont bien connues dans la technique de sorte que l'on peut se dispenser ici d'en donner une description détaillée.
Pour la compréhension de l'invention, il suffit de noter qu'à chaque degré de 10 liberté correspond un ensemble de transmission de mouvement que l'on peut assimiler à un levier 4, 5 basculant autour du centre 3 du cardan 2.
Chaque levier 4, 5 est couplé à la poignée 1 associée et peut donc être basculé autour du centre 3 du cardan 2 sous l'action du pilote, respectivement du copilote.
Selon une caractéristique importante de l'invention, ce mouvement de basculement manuel est contrarié par des ensembles élastiques respectifs 6, 7 de restitution d'effort comprenant chacun par exemple un ou plusieurs ressorts attachés d'une part à l'une des branches du levier 4, 5 et d'autre part à un point fixe de la structure du dispositif de commande. Les ressorts dont ont choisira les caractéristiques élastiques en fonction des besoins, sont par exemple des ressorts de traction hélicoïdaux.
Les autres branches des leviers 4, 5 sont couplées à des actionneurs respectifs 8, 9 sous l'action desquels les leviers correspondants peuvent être basculés autour des centres 2. Chaque actionneur peut être un motoréducteur couplé par une tringlerie appropriée au levier associé de manière à en provoquer le basculement en fonction du déplacement angulaire du rotor du moteur.
Selon un mode de réalisation préféré, le moteur de chaque actionneur 8, 9 est de type triphasé et piloté en mode auto-synchrone. Le pilotage est réalisé en courant sinusoïdal sur les trois phases. Chaque moteur est conçu pour engendrer un accrochage magnétique entre stator et rotor très faible, un couple d'hystérésis de frottement faible et une force contreélectromotrice sinusoïdale.
Les leviers 4 et 5 sont en outre couplés à des capteurs respectifs 10 et 11, qui en mesurent à chaque instant le degré de basculement. Ainsi, ces capteurs 10 délivrent chacun un signal de consigne de débattement des surfaces 35 correspondantes (non représentées) de la voilure de l'avion (ailerons et gouverne de profondeur) à un calculateur de vol 12 qui élabore les signaux de commande correspondants destinés aux organes moteurs classiques (également non représentés) déplaçant ces surfaces. Les capteurs de position 10 et 11 peuvent être du type XVDT, potentiométrique ou analogue.
Le dispositif de commande comprend également un calculateur 13 d'asservissement des manches MP et MCO. Ce calculateur comprend essentiellement deux circuits d'asservissement 14 et 15 associés respectivement aux axes de profondeur et de gauchissement (et représentés ici très schématiquement).
Chaque circuit d'asservissement comprend deux sommateurs 16, 17 et 18, 19 et deux amplificateurs 20, 21 et 22, 23 connectés comme suit.
L'entrée - du sommateur 16 et l'entrée + du sommateur 17 sont connectées au capteur de position 10 du manche MP et l'entrée + du sommateur 16 et l'entrée - du sommateur 17 sont connectées au capteur de position 10 du manche MCO.
L'entrée - du sommateur 18 et l'entrée + du sommateur 19 sont connectées au capteur de position 11 du manche MP et l'entrée + du sommateur 18 et l'entrée - du sommateur 19 sont connectées au capteur de position 11 du manche MCO.
La sortie du sommateur 16 est connectée à un circuit d'attaque 24 de l'actionneur 8 du manche MP par l'intermédiaire de l'amplificateur 20, la sortie du sommateur 17 est connectée à un circuit d'attaque 25 de l'actionneur 8 du manche MCO par l'intermédiaire de l'amplificateur 21, la sortie du sommateur 18 est connectée à un circuit d'attaque 26 de l'actionneur 9 du manche MP par l'intermédiaire de l'amplificateur 22, et la sortie du sommateur 19 est connectée à un circuit d'attaque 27 de l'actionneur 9 du manche MCO par l'intermédiaire de l'amplificateur 23.
Cet agencement permet à chaque instant de recopier dans l'un des manches MP ou MCO la position de l'autre manche avec une restitution d'effort due à la présence des ressorts 6 et 7. Ainsi, dans chaque circuit d'asservissement, le couple exercé sur l'un ou l'autre manche 1, ainsi que le couple de rappel exercé par la loi de restitution d'effort exercée sur chaque manche sera considéré comme une perturbation à laquelle s'oppose l'actionneur 8 ou 9 commandé par le circuit d'asservissement 14 ou 15 correspondant.
On va désormais se référer aux figures 4 et 5 qui représentent plus en détail et sur le plan fonctionnel les circuit d'asservissement de l'axe de profondeur (figure 4) et de gauchissement (figure 5) pour les deux manches 1 et 2, ces circuits étant matérialisés respectivement dans les parties 15 et 14 du calculateur 13 représenté sur la figure 3.
Dans les représentations des figures 4 et 5, on a symbolisé par un "sommateur" les manches 1 et 2 sur lesquels s'exercent les couples suivants: un couple manuel Cp ou Cco dû à l'action respectivement du pilote ou du copilote; un couple de restitution d'effort Csra dû pour chaque manche au ressort 6 ou 7; et un couple moteur Cm dû pour chaque manche à l'actionneur 8 ou 9.
Dans le cas de l'axe de profondeur auquel s'applique la figure 4, la position de chaque manche 1 et 2 est détectée par le capteur 11 qui y est associé et qui fait partie d'une boucle d'asservissement BPp, respectivement BPco, comprenant en outre un sommateur 30 un amplificateur à gain réglable 31 connecté par son entrée à la sortie du capteur 11 et par sa sortie à l'entrée - du sommateur 30. Le signal de sortie de ce dernier est appliqué à un amplificateur de puissance 32 par l'intermédiaire d'un interrupteur 33, la sortie de cet amplificateur de puissance délivrant le signal de commande à l'actionneur 9 pour fournir le couple Cm.
Dans chaque boucle d'asservissement BPp et BPco, le capteur 11 est également connecté par l'intermédiaire d'un amplificateur à gain variable 34 à l'entrée + du sommateur 30 de l'autre boucle d'asservissement. Cette connexion croisée est réalisée par l'intermédiaire d'un commutateur 35. Cet agencement permet d'asservir le mouvement selon l'axe de profondeur de chaque manche à celui de l'autre manche selon le même axe. II est à noter que l'agencement de la figure 4 permet de mettre en oeuvre la loi de commande représenté sur la figure 2A ou éventuellement toute autre loi de commande souhaitée en adaptant convenablement le gain des amplificateurs 31 et 34.
En outre, dans chacune des boucles d'amortissement BPp et BPco, on intègre de préférence un jeu de filtres électroniques avantageusement incorporés dans les amplificateurs 31 et/ou 34, afin de procurer un effet d'amortissement dans la commande des mouvements des manches, cet effet pouvant être comparable à celui que l'on obtient dans le domaine mécanique avec un dashpot hydraulique selon des principes bien connus de l'homme de métier.
Les commutateurs 35 sont destinés à permettre la connexion des boucles d'asservissement BPp et BPco à un pilote automatique 36 afin que les manches 1 et 2 puissent suivre les mouvements du gouvernail de profondeur dans le cas où le pilote automatique est branché. Dans ce cas, les deux commutateurs 35 occupent la position inverse de celle qui est représentée sur la figure 4.
Les interrupteurs 33 sont destinés à commuter la commande du gouvernail de profondeur dans un régime dégradé au cas où les capteurs 10 fourniraient des signaux de sortie différant l'un de l'autre d'une quantité prédéterminée. C'est pourquoi les sorties des capteurs 10 sont raccordées à un circuit de détection de différence 37 qui agit sur les interrupteurs 33 pour couper les boucles d'asservissement, le cas échéant, par exemple lorsque des actions différentes sont exercées par les pilotes sur leurs manches respectifs ou en cas de panne électronique.
Dans le cas de la figure 5, il s'agit de la commande de gauchissement, une loi de commande telle que celle représentée sur la figure 2B pouvant être mise en oeuvre. On rappelle qu'une telle loi est destinée à engendrer un couple de restitution d'effort différencié selon que le manche 1 ou 2 est placé à gauche (pilote) ou à droite (copilote) de l'utilisateur.
Sur la figure 5, on a repris certaines références de la figure 4 pour y désigner des éléments de même fonction. Cet agencement comprend également deux boucles d'asservissement, l'un BGp pour le pilote et l'autre BGco pour le copilote, boucles auxquelles sont connectés les capteurs 10.
Pour obtenir la différenciation des couples de restitution d'effort selon l'endroit où est placé le manche par rapport à l'utilisateur, chaque boucle BGp et BGco est munie des éléments complémentaires suivants par rapport à l'agencement de la figure 4.
Chaque amplificateur 32 comprend une sortie supplémentaire 38 qui fournit l'information de sens du mouvement imprimé au manche 1 ou 2 correspondant. Cette information ainsi que le degré de déplacement du manche fourni par le capteur 10 est introduit dans un circuit 39 à fonction ET dans lequel les deux informations sont combinées de façon appropriée. Le résultat de la combinaison est mis en mémoire dans une mémoire 40. Le signal enregistré dans la mémoire est appliqué à des amplificateurs à gain variable 41 et 42 dont la fonction est semblable à celle des amplificateurs 31 et 34 de la figure 4. Ces amplificateurs 41 et 42 seront dotés de préférence de filtres électriques analogues à ceux qui sont prévus dans ces derniers, comme décrit à propos de la figure 4. Cependant, dans le cas de la figure 5, chaque amplificateur est doté en outre d'une fonction de commutation de gain symbolisée par le commutateur 43 ou 44 respectivement, cette fonction de commutation étant commandée par le signal présent dans la mémoire 40. En d'autres termes, un sens de mouvement déterminé d'un manche affecte un
facteur de gain déterminé aux amplificateurs 41 et 42 pour que le couple de restitution d'effort engendré par le moteur 8 dans ce manche corresponde à ce sens de mouvement. Ceci peut se traduire par exemple par une évolution de couple avec une pente d ou avec une pente e conformément à la loi de commande de la figure 2B selon que le pilote ou le copilote déplace son manche vers la droite ou vers la gauche.
II est à noter que le contenu de la mémoire 40 est supprimé ou changé dès que l'information de sens fournie sur la sortie 38 de l'amplificateur 32 est modifiée par inversion du sens de mouvement imprimé au manche 1 ou 2 concerné.
La description qui précède du dispositif de commande selon l'invention permet de constater que celui-ci offre la possibilité de synchroniser complètement les mouvements des deux manches, de sorte que le pilote ou le copilote peut se rendre compte à tout moment par l'observation visuelle ou au toucher de son propre manche, du mouvement exercé par son collègue sur l'autre manche.
En cas de double action, l'effort exercé par chacun des pilotes sera intégralement ressenti par l'autre pilote, comme si une liaison mécanique existait entre les deux manches.
En cas de détection d'une différence entre les actions exercées par les pilotes c'est-à-dire lorsque les signaux de sortie des capteurs 10 ou 11 diffèrent l'un de l'autre, toutes les fonctions électriques sont interrompues. Lorsque les actionneurs sont des moteurs électriques triphasés, il est préférable dans ce cas que leurs enroulements soient mis en court-circuit par un dispositif de commutation approprié, non décrit ici, mais dont la réalisation ne posera pas de problème à l'homme de métier. Dans ce cas également, les boucles d'asservissement BPp, BPco, BGp et BGco sont interrompues grâce à l'action des interrupteurs 33 visibles sur les figures 4 et 5.
Si une fonction électrique du dispositif de commande tombe en panne, celui-ci fonctionnera dans un mode dégradé dans lequel les manches sont découplés l'un de l'autre, les fonctions de restitution d'effort étant alors assurées de façon indépendante par les ressorts 6 et 7. On peut concevoir le dispositif de commande de telle manière que ces efforts soient d'au moins 90% des efforts restitués lorsque les fonctions électriques sont assurées pleinement. Le système électrique apporte donc un complément réglable aux efforts de restitution des ressorts 6 et 7.
Dans ce cas, on exploitera très avantageusement le dispositif de commutation dont il vient d'être question et qui est destiné à courtcircuiter les moteurs d'actionneurs également en cas de panne électrique afin d'obtenir un effet d'amortissement résultant de la mise en courtcircuit des enroulements de ces moteurs. Cet effet pourra alors être semblable à celui assuré par les filtres électriques prévus en association avec les amplificateurs 31, 35 et 41, 42.
On a également constaté que le dispositif de commande selon l'invention permet d'introduire des fonctionnalités liées au pilotage automatique par l'intermédiaire des commutateurs 35 (figure 4 et 5). Lorsque ces fonctionnalités sont activées, les manches 1 et 2 suivent les ordres donnés par le calculateur de pilotage automatique. On peut également prévoir que dans ce cas, les manches soient bloqués au neutre avec une possibilité de surpassement par les pilotes en cas de besoin.
Claims (15)
1. Dispositif de commande permettant de placer des organes commandés dans des positions souhaitées, comprenant deux manches (1) montés chacun sur cardan (2) et dont chacun possède deux degrés de liberté (G, P) affectés respectivement aux organes commandés à déplacer et, pour chacun desdits manches (1) et affectés respectivement auxdits degrés de liberté (G, P) : a) deux actionneurs (8, 9) destinés à appliquer à leur manche associé soit un couple de restitution d'effort, soit un couple de déplacement selon le degré de liberté (G, P) associé, b) deux circuits d'asservissement (14, 15) dont chacun est agencé pour: d'une part commander l'actionneur du degré de liberté associé (8, 9) de manière qu'il fournisse un couple de restitution d'effort s'opposant à chaque manipulation d'un premier des manches (1) exercé selon ce degré de liberté et, d'autre part, provoquer en fonction de ladite manipulation du premier manche un déplacement de même amplitude, de même sens et selon le même degré de liberté du second manche, c) deux détecteurs de position de manche (10, 11) pour fournir respectivement auxdits circuits d'asservissement (14, 15) un signal d'entrée de position des manches associés, ledit dispositif de commande comprenant également: d) des moyens (12) pour commander les déplacements desdits organes commandés en fonction des signaux fournis par lesdits capteurs (10, 11), et étant caractérisé en ce que chaque manche (1) est en outre pourvu d'un dispositif élastique mécanique comprenant pour chacun desdits degrés de liberté (G, P) un ensemble de rappel élastique (6, 7) sollicitant le manche associé (1) dans sa position neutre et destiné à fournir, lors de la manipulation du manche correspondant (1), un couple de restitution d'effort agissant en appui du couple de restitution d'effort fourni par l'actionneur (8, 9) associé.
2. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1, caractérisé en ce que les caractéristiques desdits ensembles de rappel élastique (6, 7) sont choisies de telle manière qu'en l'absence de couples de restitution d'effort fournis par lesdits actionneurs (8, 9), ils engendrent 90 %, environ des couples de restitution d'effort totaux respectifs appliqués sur les manches (1), lorsque lesdits actionneurs (8, 9) fournissent leurs couples de restitution d'effort correspondants.
3. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits circuits d'asservissement (14, 15) sont agencés pour commander lesdits actionneurs (8, 9) associés de manière à engendrer au moins une butée de fin de course (bm, bf) ressentie lors de la manipulation desdits manches (1) dans les deux sens de déplacement de ceux-ci pour chacun desdits degrés de liberté (P, G).
4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit d'asservissement associé à au moins l'un desdits degrés de liberté (P) est agencé pour commander lesdits actionneurs (8, 9) associés de manière à engendrer deux butées mécaniques successives (bf, bm) dont l'une est une butée franchissable et dont l'autre est une butée de fin de course, ces butées étant ressenties lors d'une manipulation de manche dans au moins l'un des sens du degré de liberté concerné (P).
5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé chacun desdits circuits d'asservissement (14, 15) comprend deux boucles d'asservissement interconnectées (BPp, BPco; BGp, BGco) affectées à un degré de liberté (G, P) de chacun desdits manches (1) et comprenant chacune un amplificateur (20, 21; 22, 23) pour fournir un signal d'attaque auxdits actionneurs (8, 9) et des moyens de sommation (16, 17; 18, 19) qui sont connectés à l'entrée de l'amplificateur (20, 21; 22, 23) et auxquels sont connectés lesdits capteurs (10, 11) affectés, pour chaque manche (1), au même degré de liberté, les signaux de sortie desdits capteurs (10, 11) étant appliqués à ces moyens de sommation (16, 17; 18, 19) avec des signes opposés.
6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune desdites boucles d'asservissement (BPp, BPco; BGp, BGco) comporte des premiers (31; 41) et seconds (34; 44) moyens d'amplification à gain variable connectés respectivement entre lesdits capteurs (10, 11) et lesdits moyens de sommation (30), lesdits moyens d'amplification à gain variable déterminant dans ladite boucle d'asservissement respectivement pour les mouvements des manches (1) de part et d'autre de leur point neutre (N) des lois de variation prédéterminées du couple de restitution d'effort (E) engendré par l'actionneur (8, 9) commandé par cette boucle en fonction du déplacement du manche (1) respectif concerné.
7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites lois de variation prédéterminées sont linéaires ou quasilinéaires.
8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que les lois de variation linéaires ou quasi-linéaires associées respectivement à chaque degré de liberté (G, P) des manches (1) sont de pentes distinctes (a, (3, S, E) pour les déplacements de part et d'autre du point neutre (N) de ces manches (1).
9. Dispositif de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'amplification à gain variable (41, 44) des boucles d'asservissement (BGp, BGco) affectées à au moins l'un des degrés de liberté (G) sont commutables pour permettre d'inverser les pentes (â, E) des lois de variation correspondantes selon que le manche (1) concerné est situé à gauche ou à droite d'un utilisateur, des moyens de mémoire (40) étant prévus dans chacune des boucles d'asservissement (BGp, BGco) affectées à ce même degré de liberté (G) pour maintenir les pentes des lois de variation tant que le sens de déplacement du manche (1) ne se soit pas inversé.
10. Dispositif de commande suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que, dans chacune desdites boucles d'asservissement (BPp, BPco; BGp, BGco) sont insérés des filtres électroniques destinés à créer un effet d'amortissement dans la commande des mouvements des manches (1).
11. Dispositif de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (37) pour rendre lesdits circuits d'asservissement (14, 15) inopérants lorsque les signaux de position fournis par lesdits capteurs (10, 11) affectés à un même degré de liberté diffèrent l'un de l'autre d'une quantité prédéterminée.
12. Dispositif de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits actionneurs (8, 9) sont des moteurs électriques triphasés à pilotage en courant sinusoïdal.
13. Dispositif de commande suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour court-circuiter les enroulements desdits moteurs, notamment en cas de panne électrique dudit dispositif.
14. Dispositif de commande du positionnement des gouvernes d'un aéronef en particulier de ses gouvernes de gauchissement et de profondeur - muni d'un poste de pilotage à double commande, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Dispositif de commande suivant la revendication 14, caractérisé en ce que, ledit aéronef étant muni d'une installation de pilote automatique (36), chacun desdits circuits d'asservissement (14, 15) comprend des moyens de commutation (35) pour permettre de leur appliquer sélectivement ledit signal d'entrée de position des manches ou le signal de sortie de ladite installation de pilote automatique.
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