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*Perfectionnements aux 878,'=e. darvi,nt
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L préseute invention concome des serve-*"têtes an0logiguO. et leurs 41tt6rent. 00UR-srolpo%, .i ta pa"1- cul1er les élément$ permettant 4'o,.nir un .1...1 qui ditt6renti.1 , Ilentrde des divers type# 4'aapl1t'""urt utiliedo dans ces servo-systèmes et tout-poupe$# Dana les systèmes à boucle d'a8.ervta.,..nt pOli- tionnol# la tonotion de la boucle consiste à Produire un ettet de sortie sous la forme, par exemple. d'une tendon
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ou d'un déplacement d'arbre, proportionnel ou repreeentatif d'une tension d'entrée appliquée a la boucle en qualité de valeur caractéristique ou proportionnelle qui est en rela- tion fonctionnelle avec une condition extérieure à mainte-
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nir ou à asservir, ou qui se repporte une valeur externe devant par exemple être mesurée.
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Dans la servo-boucle de type générale Ott eoepanM la grandeur de réaction rétrooeuplée et la graadeur d'entrée pour en tirer une indication sur la précision avee laquelle la sortie de la boucle suit et correspond à la grandeur in-
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jeetde dans la boucle en vue de l'amplification et du 00n- r6le d'une certaine charge op4citiquoo comparaison entre la grandeur d'entrée et la grandeur de sortie de la boucle cet de natuye telle quelle provoque l'addition vectorielle des deux grandeurs (on peut utiliser tout nombre voulu de grandeurs) pour fournir une grandeur différentielle ou non correspondant, dans ce cas$ à un écart ou déviation utilise pour régler à sa valeur pro-
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pre la grandeur de sortie.
Un tel cspmparataur constitue donc oesentielloment un dispositif d'addition ou de diffé- renot vectorielle pour fournir la grandeur dittdrentiellet généralement désignée sous le nom de "s1sn4l d'erreur"t Un tel signal d'erreur oonatttue en fait la òr*# réelle de dit reotion et de coaaande de Ilamplitioatour 4#stend à action. nar le dispositif de réaction qui doit 4oaaandoP ou agir sur la commande de la sortie ou de la charge que la boucle d'as-
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servissement doit commander.
La présente invention se propose de réaliser un circuit générateur du signal d'erreur constituant le signal
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appliqué à l'entrée de l'amplificateur du système d'asser- vissemente '
Lorsqu'on doit réaliser un système d'asservisse- ment fonctionnant correctement en coopération avec son sys- tème associé, on établit ce qu'on appelle une équation de mouvement qui est spécifique et caractéristique du fonction.
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nement de la boucle d'asservissement. Les différents terme$ d'une telle équation représentent généralement des grandeurs variables constituant, respectivement, des fonctions d'une grandeur à mesurer ou à réguler.
Dans une telle équation, si l'on fait passer tous les termes à gauche du signe "égal" (c'est à dire dans le premier membre de l'équation), on a zéro du côté droit du dit signe (c'est à dire dans le second membre de l'équation), ceci exprime la condition dans laquel- le tous les termes do l'équation s'ajoutent vectoriellement en donnant une somme nulle : /K1A/+/K2B/+/K3C/ = 0 Une telle équation représente essentiellement la totalité des grandeurs ou forces telles qu'elles sont injectées dans ledit générateur - ou sont fournies à ce générateur - du si- gnal d'erreur différentiel constituant le signal d'entrés appliqué à l'amplificateur d'une bouole d'asservissement.
Les termes constituant normalement le premier membre de l'équation représentent certaines fonctions de diverses grandeurs du système que l'on doit traiter en accord aves les termes désignant.ces fonctions, pour pouvoir réaliser le type de commande désiré dans le dispositif à réguler et à commander, et qui correspond essentiellement à la charge destinée à être commandée ou réglée par le système d'asser- vissement.
Afin do réaliser une telle commande du dispositif de charge, certaines fonctions mathématique)) sont engendré@s, qui correspondent aux différents termes de l'équation de mouvement du système. La boucle d'asservissement fonction- ne alors de manière à maintenir les conditions subsistant
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dans le système de façon que l'équation do mouvement jpres- crite soit maintenue à sa valeur initiale et par conséquent résolue.
Il est de pratique courante d'établir une valeur correspondant à celle de chaque terme d'une telle équation on produisant une tension correspondant à la valeur do ce terme. La sommo de ces tensions faite avec des polarités appropriées, donne uno valeur nulle, aussi longtemps que les conditions asservies du système traité correspondent.aux conditions préalablement établies pour la boucle d'asservis- sèment. Toute déviation ou écart par rapport à ces condi- tions prédéterminées donnera alors lieu au signal d'erreur donnant la mesure do cet écart ou déviation.
La polarité du signal d'erreur indiquera alors si la déviation est dans un sons ou dans l'autre, et servira donc à assurer la oommando ou réglage de la boucle dans la sons convenable pour ramoner le système dans la condition désirée correcte.
Conformément à cotte pratique usuelle, les généra- tours de fonction utilisés pour produire ces tensions oorres- pondant aux termos do l'équation de mouvement étaient cons- titués par dos transducteurs à tension variable. Un élément mobile de chacun do eus transducteurs était commandé par dos moyens moteurs appropriés on accord avec la mosuro d'une grandeur constituant l'un des termes du l'équation, L'éque- tion de mouvement est résolue par le sorvo-génératour du si- gnal différentiel ou r6suau du sommation, ce réseau étant généralement constitué par une série do résistances fixes.
Ces résistances, qui étaient généralement établies les avec dos enroulements de précision et dent/ caractéristiques
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étaient lolgnouaomcnt adaptées l'une par rapport à l'autre, préaent3ient néanmoins do nombrou801 inexactitude#@ Los valeurs dos résllt1c08 Individuelles varient suivant don lois individuellement différentes on fonction do la tompéra- ture. De morne, chaque résistance est susceptible de présen- tor un déphasage différent de celui de sa résistance assoc-
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ciée.
Une résistance ou un condensateur d'équilibra'go . peut compenser ce déphasage mais, dans ce cas encore, la ré- pense dus condensateurs ou des résistances do compensation
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est susceptible du varier en fonction duo ditt6rontol condi- tions do température et du travail, on fonction de la teneur on harmoniques do la source d'alimentation do la bouolo
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d'asservissement* En outre, los valeurs absolue do oos r<- sistancos dérivent en fonction du temps.
Il existe égale-
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mont une limita bien détorninéo à la possibilité d'adapter los valeurs des résistances,, Un autre inconvénient tient à la nature des circuits qui pormet une certaine interaction
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entre los tensions aux bornes des résietancoa lndlv14uolle8.
Comme aucun isolement entre ces tensions n'était possible, il a été nécessaire d'umployor des résistances d'une valeur @ élevée, entraînant, par conséquent, l'utilisation corrospon- dante d'amplificateurs à impédanco élevée, puisque, dans ces
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conditions, l'amplificateur devait étru commandés partir d'une source à haute impédance représentée par la sortie du réseau résistif do sommation,
Au lieu dos résistances de sommation tradition- nolles, on utilisa, conformément à la présente invention,
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des transformateurs do sommation.
Les enrouloaonta primai- res dos transformateurs respectifs sont excités par appli- cation d'une tension qui est fonction do chacun des format
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de l'équation do mouvement, ot l'enroulement secondaire du transformateur produit une tension correspondante. pas ex- emple, lorsque cotte équation de mouvement comporte trois formas, on utilise trois transformateurs, dont les trois enroulements secondaires sont reliés on série, établissant ainsi la tension somm vectorielle des tensions appliquées aux transformateurs.
Aux bornes des enroulements secondaires de chaque transformateur est reliée une résistance; ces résistances ne comptent pas dans la somme vectorielle et leur but est de maintenir l'impédance d'entrée du transformateur sensible- mont constante pour une tension d'entrée allant de zéro volt. jusqu'à la tension do saturation du transformateur.
L'effet de ces résistances est le plus prononcé lorsque la noyau du transformateur est un matériau à perméabilité initiale éle- vée. La valeur exacte de cotte résistance est déterminée par la résistance équivalente du noyau, la rapport dos spi- ros et la résistance inductive do chaque transformateurs
Pour permettre un fonctionnement extrêmement pré- eis, los transformateurs possèdent un rapport do transforma- tion abaissour (sans qu'il soit nécessaire que tous les rap- ports soient égaux) pour éliminer les effets do variations mineures des caractéristiques magnétiques dos matériaux ma- gnétiquos utilisés pour constituer les noyaux.
Ce rapport abaisseur est de plusieurs fois inférieur à la diminution résultante do l'impédance do sortio du réseau, ce qui permet un plus faible gain d'amplification, par rapport à ce qui se passa dans un réseau résistit équivalent.
La structure du matériau formant le noyau est une
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structure toroïdale sans ontrefers; il en résulte quo le dé- phasage do base à travers l'un quelconque des tran@forma- tours est théoriquement égal à zéro (ou identique). Afin du compenser les effets pratiques do capacité et do fuite des enroulements, d'impédance do la souroo d'alimentation de réactance de fuite, do la capacité du câble et d'autres variables, on utilise uno autre résistance en parallèle avec la sortie du dispositif,
afin do court-dirouitor pratique- ment les tensions engendrées par los effets ci-doosus, Cette résistance n'affecte pas la sommation vectorielle des ten- sions additionnées.
Comme on l'a précédemment indiqué au sujet des gé- nérateurs de tension selon la technique usuelle, les onrou- lements secondaires des transformateurs seront branchés do manière telle que l'addition vectorielle de ces tensions donnera un résultat nul pour dos conditions convenablement établies du système assujetti.
Lorsque cet! conditions s'é- oartont de la condition do référence ci-dessus, une tension différentielle sera engendrée aux bornes do sortie du cir- cuit de transformation ot cette tension constituera In ten- sion d'écart ou lu signal d'erreur nécessaire pour amoreor le fonctionnement du la boucle d'asservissoment.
On a décrit l'invention on détail dans la descrip- tion ci après, avec référence aux dessins annexés. Dans ces dossins.
Fige 1 ost un schzma fonctionnel d'uno boucle d'asservissement poaitionnollo de typo connut
Fig. 2 représente un schéma do connexion do la partie du schéma fonctionnel qui, à la figure 1, est entouré
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d'un rectangle on traits interrompus,et représentant l'en* tréo du générateur du signal d'erreur différentiel ainsi que la tension do réaction fournie à delui-ci pour donner une autre alimentation audit générateur do signal d'erreur différen- fiel.
Fig. 3 est un schéma analogue à celui do figure 2, et qui montre l'utilisation dos transformateurs, à la place des résistances habitelles, pour obtenir les avantages de la présente invention, la partio encadréo par un pointillé représentant schém@tiquement le circuit suivant la présente invention.
Comme indiqué à la figure 1, la boucle classique 10 d'asservissement positionnolle comprend un générateur de signal d'erreur différentiel 15, un amplificateur 18, un moteur 20, dos dispositifs indicateurs de sortie 25 et un circuit à signal do réaction 30.
Dans le fonctionnamunt do la boucle 10, on appli- qua un signal d'entrée (flèche 35) u générateur 15 de si- gnal d'erreur; un signal do réaction représenté par la flè- cho 37 ot provonant du ciroutit à réaction 30, est égaloment appliqué au générateur 15.
Le fonctionnement du générateur 15 de signal d'erreur purmot l'addition vectorielle du si- gnal d'entrée 35 et du signal do réaction 37, ces signaux étant ainsi adaptés du façon à s'additionner veotoriolle- mont* Lorsque ces doux signaux sont do grandeurs égalos ou qu'ils ont dos effets pratiquement équivalents, suivant la nature du signal d'erreur du générateur, leur différence ou leur effet différentiel ost nul, de sorte qu'aucun courant ou zignal no circule du générateur 15 vers l'amplifioatour
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par la connexion repr4contéot et par conséquent aucun signal ne part do Ilamplitiontuur pour otru appliqué au moteur 20;
ledit motour n'ost donc pio actionna pour t'être varier l'in- dication de sortie 25, car le signal réactif payant dans le circuit à réaction 30 indique quo la position qui serait
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comcnd'Q par la moteur 20, correspond bien à celle mpré. soenbée par la tension d'entrée bzz, do sorte qu le =tour n'a pas à agir.
Lorsque la signal d'entrée 35 et le signal réactif 37 différent ou no sont pas d'un effet équivalent, une ton-
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sion ditt4rnt1011o est ungondrée qui reprds;onte le 11snal d'orrour fourni par le générateur 15 et qui est trajEUMda à l'amplificateur 18 mà il ost amplifié pour exciter le ao- teur 20 de manière à établir uno force active agissant sur l'indicateur do sortie 25 qui tendra à établir dans l'appa-
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roil assorvi une condition externe correspondant à la cota- dition représentée par la tension d'entrée 3>,, ûtuu' l'é- tablîssement d cette condition do oo.p0h4IDOO trs 3a, tension d'entrée bzz et le sisnil de réaction du cirouït rd- actif 30,
le générateur 15 produira un signal d'erreur$ 1o- quul déterainora si et quand le signal 4'oniAo rt le signal réactif correspondant 37 sont égaux ou ont un effet équiva- lent dans le générateur 15.
Cottu boucle d'asservissement usuelle agit donc
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comme un comparateur et amplitïoatour à action continua pour assurer la régulation d'un appareil ou d'un Uapoa1t1t extérieur déterminé$ à travers les indicstlona de sortie un fonction du signal do coRm'mde de lit tension da l'ft4hD08 d'entrée.
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En figure 1, la partie du la boucle d'asservisse- ment onoadréo en traita interrompus 40, représente la zone d'intérêt à laquelle se ripporte la Présente invention.
Commo indiqué un figure 2, la boucle d'asservisse- ment 10 du figure 1 est représentée en partie schématique- ment, afin do figurer le fonctionnement du générateur de si- gnal d'erreur différentiel contenu dans le rectangle 15 de la figure 1.
Comme on peut la voir sur la figure 2, une tension externe de référence est appliquée à l'enroulement primaire d'un transformateur 55 dont l'enroulement secondaire est divise on deux parties, 55A et 55B, le point milieu du se- condairo étant mis à la terre.
La, borne inférieure 57 de la partie 55B est le point de la tension à partir duquel un ou plusieurs transducteurs de tension 60-1 60-2 etc. peu- vont être excités. Chacun do ces transducteurs 60-1 etc. est monté de façon à fournir uno sortie variable pr le mouvement d'un dispositif de commande externe 65-1 en fonction d'une grandeur mesurée se@vant à représenter l'un des termes do l'équation de mouvement établie pour la boucle d'asservissement ot pour le système à commander.
Le bloc 65-1 représente l'ensemble de tous los dispositif., y compris les appareils do mesura et l'équipoment montés de la manière propre à répondre aux différentes opérations du système à commander, afin do produire un mouvement dans un élément mobile, tel qu'un appareil do mesura on rapport fonctionnel avec la condition qui prévaut dans le système principal à commander. La tension prélevée sur le trans- ducteur de tension 60-1 par la sortie mobile représente donc
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la valeur de l'an dos formes de l'équation de mouvement.
Do même, la tension prélevée par l'élément mobile sur le transducteur du tension 60-2 représente un autre forma de cette équation.
La tension prélevée, par l'élément de sortie mo- bile, sur le transducteur do tension 60-3 représente la tension de réaction qui est utilisée comme uno tension de sortie da comparaison qui est employée dans le circuit de sommation pour la comparaison avec la somme des deux ten- sions prélevées sur les transducteurs 60-1 et 60-2.
Los tensions prélevées sur les transducteurs de tension 60-1, 60-2 et 60-3 sont appliquées à trois résis- tances associées 70-1, 70-2 et 70-3 et dont los bornes de sortie sont réunies en un noeud de jonction 75 rolié, à travers une résistance 80, à un amplifienteur 85 qui action- ne un moteur 90 provoquant certaines indications do sortio 95 dont la condition de fonctionnement doit être maintenue en tant que fonction de bise de la boucle d'asservissoment représentée sur cette figure ot but fixé à cette boucla.
Le moteur 90 commande aussi la position do l'élé- mont de sortio mobilu du transducteur de tension 60-3 pour déterminer la valeur du signal de réaction avec lequel los tensions d'entrée provonint des doux transducteurs do ten- sion 60-1 et 60-2 doivent être comparéos.
Il est clair quo, puisqu'il faut comparer les ten- sions provenant dos trois transducteurs 60-1, 60-2 et 60-3 au moyen dos chutes du tonsion aux bornes due rémistances correspondantes 70-1, 70-2 ut 70-3, lesdits transducteurs
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de tension et lesdites résistances associées doivent avoir dos valeurs d'un degré do précision extrêmement élevé.
En plus do cette présision de construction, lesdites résistan- ces doivent être très identiques entra elles, ce qui entra.. ne la nécessité de prévoir des éléments coûteux difficiles à réaliser,
La figure 3 représente un système de commande oon- forme à l'invention, et plus particulièrement le bloc 140,
Comme on le voit à la figure 3, une source de puissance 120 excite l'enroulement primaire d'un transforma- tour 125 pour fournir une tension prédéterminéo, d'après la construction, sur l'enroulement secondaire 125B qui est di- visé en deux sections, 125B-1 et 125B-2.
La section 1250-1 fournit une tension à doux transducteurs do tension 130-1 et 130-2 munis d'éléments de sortie variable pouvant être commandés par des dispositifs de mesure ou de réglage 135-1 et 135-2. respectivement, on fonction de certaines grandeurs qui représentent dos termes mathématiques de l'équation do mouvement pour la serve- bouole et l'équipement qui lui est associé.
La tension établie aux bornes du transducteur de tension 125B-2 est on opposition de phase avec les tensions aux bornes dos doux autres transducteurs de tension 130-1 et 130-2. Les tensions peuvent ainsi Otro comparées et utili- ados diroctement par le générateur du signal différentiel, pour la production d'un signal d'erreur.
, Pour réaliser cette comparaison, la tension prlo- vée sur le transducteur 130-1 est appliquée à l'enroulement
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primaire d'un trn8rOrm\teur 140-1 dont 1'enroulement secon- d,1ru ont ahunt4 pr une résistance 145 1..
D'une tagon analogue, la tension prélevée t la sortie vr1b10 du transducteur do tension 1 -2 est 31s- mont appliquas 1'enroulement pr1D1ro d'un tranaformuttur 140-2, dont le àwoondaix est ahunté par une r,.1Itno.
145-2.
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Do mômeili tonsion prise du transducteur de ten" sion réactive 130-3 est appliquée à l'enroulement primaire
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d'un transformateur 140-3 dont la secondaire est ehUAt6 par une résistance 140-3
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Los tensions aux bornes de ceo trois r681sto..
145-1, 145-2 et 145-3 doivent s'annulor mutuellement entre les deux bornes de sortie 150-1 et 150-2, lorsque la tansion d'entrée et la tension réactive de la boucle d'asserviase-
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ment correspondent à llàtit approprie - ot indiquent cet état - du système asservi par la boucle.
Lorsque l'état do l'équipement asservi s'écarte de
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la condition ou do lA valeur instnmtanew appropriée, un <- gnal d'erreur est engendré à la borne ou électrode supé- rieure 150-2 qui ost alors transmis à un amplificateur 155
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dont la sortie est appliquée au moteur 160 tommncan# la tension réactive; cotte tension fait, à son tour, varier l'indication externe en vue d'établir un état correspondant
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à 1-t condition de la réiérenàe, indiquant ainsi que la com- mande du signal d'ontrée a été exécutée.
Iex connexion mé- canique 160-K représente un accouplement méoaniquo d'entrat- nement do l'élément de sortio variable du transducteur 130-3,
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pour établir une tension réactive sur le transformateur 140-3 qui indique la condition alors instantanée de l'équipement externe asservi par le moteur 160, de sorte qu'un signal d'erreur cet ou non engendré à la borne 150-2 suivant qu'il y a ou non un manque d@ correspondance entre les conditions d'outrée et de sortio.
Les transformateurs 140-1, 140-2 et 140-3 peuvent être facilement! réalisés, étant donné que leur fonction cor- recte dépend du rapport de transformation entre les enroule- monts primaire ot secondaire , tant quo le for est maintenu au-dessous do la valeur do saturation.
Il n'est pas nécessaire quo les trois résistances de sortie 145-1, 145-2 et 145-3 soient des résistances de précision} de même, la résistance de démultiplication du si- gnal d'erreur 148 n'a pas besoin d'être très précise.
Ainsi, grâce à l'emploi du transformateur dont les sorties peuvont être commandées par les rapports des enroulements primaire et secondaire, on peut éliminer des résistances établies avec haute précision, la précision dé- sirée étant obtenue d'une façon beaucoup plus simplet
Le montage ci-dessus décrit, qui utilise des transformateurs et leurs résistances de sortie correspondan- tes, couplés de préférence avec une résistance de démulti- plication destinée à développer un signal d'erreur obtenu - lorsqu'il en existe un - , permet donc de fournir un circuit de commande extrêmement simple pour uno boucle d'asservis- semant. facilement réalisé on vue d'obtenir les fonctions caractéristiques nécessaires pour cotte servo-boucle.
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L'invention n'est pas limitée au nombro d'élé- monts do commando représentés, ni au mode spécifique indi- qué de réalisation des divers circuits; diverses vvariantes et modifications pouvant bien entendu y être apportées, sans sortir, pour @ du cadre de l'invontion.