EP3895041A1 - Procédé et système de traitement de signal pour extraire un signal utile d'un signal perturbé - Google Patents

Procédé et système de traitement de signal pour extraire un signal utile d'un signal perturbé

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Publication number
EP3895041A1
EP3895041A1 EP19818069.7A EP19818069A EP3895041A1 EP 3895041 A1 EP3895041 A1 EP 3895041A1 EP 19818069 A EP19818069 A EP 19818069A EP 3895041 A1 EP3895041 A1 EP 3895041A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
values
disturbed
component
sinusoidal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19818069.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Majid SOULEY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Latelec
Original Assignee
Latelec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Latelec filed Critical Latelec
Publication of EP3895041A1 publication Critical patent/EP3895041A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage

Definitions

  • the present invention belongs to the field of filtering a signal in order to extract a useful component from it.
  • the invention relates to a method and a device for extracting a useful component from a disturbed signal formed by the sum of a sinusoidal component and an additional component.
  • the low pass filters which attenuate the high frequencies the high pass filters which attenuate the low frequencies, or the band pass filters which allow only a defined band of frequencies to pass by attenuating the frequencies at l outside the bandwidth.
  • the implementation of a filter can be done with electronic components or digitally.
  • An analog filter When a filter is implemented with electronic components, it is called an analog filter. This kind of filter is applied to continuous signals in real time.
  • An analog filter can be made with passive electronic components, such as resistors, capacitors, or coils.
  • An analog filter can also be produced with active electronic components such as operational amplifiers associated with passive components or transistors.
  • analog filters are not very adaptive since they depend on the electronic components that compose them.
  • analog filters can degrade over time and under certain environmental conditions, such as temperature.
  • a digital filter corresponds to a succession of mathematical or algorithmic operations operated on a discrete signal. These operations are defined in such a way that they modify the spectral content of the input signal by attenuating certain unwanted spectral components.
  • digital filters are made by specific software in a computer or by dedicated integrated circuits or programmable processors: FPGA (English acronym for "Field-Programmable Gate Array”), digital signal processor (DSP, acronym for "Digital Signal Processor”), microcontroller, etc.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above.
  • a method of processing a disturbed signal Pi transporting data on a communication bus of an electronic circuit said method being implemented by a processing device, said method making it possible to extract a useful signal from said disturbed signal Pi, said disturbed signal Pi being measured by a sensor of the processing device.
  • the disturbed signal Pi is formed by the sum of a sinusoidal component Si and an additional component Xi.
  • the useful signal corresponds to the additional component X1.
  • the values taken by the additional component X1 are representative of the data transported on the communication bus.
  • Signal means a physical quantity, for example an electrical quantity (a difference in electric potential, an intensity of an electric current, a modulation of a periodic variation of a potential or an electric current, etc. ), whose variation over time is representative of information.
  • component of a signal means a member of a sum of signals composing said signal.
  • the signal Pi is said to be "disturbed” because it comprises, in addition to a useful component directly representative of the information sought, another unwanted component which is added to the useful component.
  • sinusoidal component Si is understood to mean a pure sinusoidal signal which can be written in the form:
  • Such a signal processing method according to the invention makes it possible to provide a useful signal value at a given instant in almost real time, without using an analog or digital filter.
  • the invention may also include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • a value taken by the additional component X1 at time t3 is calculated according to the values of the disturbed signal Pi and the values of the signal P2 at the three times t-i, t2 and t3 in the form:
  • the notation Pi (tj) corresponds to the value of a signal Pi taken at time tj.
  • the component Si is a sinusoidal signal of period T, and the signal P2 is obtained by a time shift of the disturbed signal Pi, the time shift being equal to T / 4.
  • the present invention relates to a device for processing a disturbed signal Pi transporting data on a communication bus of an electronic circuit to extract a useful signal from said disturbed signal Pi.
  • the signal processing device comprises a first sensor for measuring said disturbed signal Pi.
  • the disturbed signal Pi is formed by the sum of a sinusoidal component Si and an additional component X1.
  • the useful signal corresponds to the additional component X1.
  • the values taken by the additional component X1 are representative of the data transported on the communication bus.
  • the device further comprises a processing unit configured for:
  • the invention may also include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • a value of the additional component X1 at time t3 is calculated as a function of the values of the disturbed signal Pi and the values of the signal P2 at the three times ti, t2 and t3 in the form: [Math. 4]
  • the component Si is a sinusoidal signal of period T and the processing unit is configured to determine a value of the signal P2 at an instant ti from the value of the disturbed signal Pi at the instant ti - T / 4 or at the instant ti + T / 4.
  • the present invention relates to an electronic circuit comprising a communication bus intended to support the transport of a disturbed data signal Pi, and a processing device according to any one of the preceding embodiments for extracting a signal useful of said disturbed signal
  • the present invention relates to a resolver comprising a signal processing device according to any one of the preceding embodiments.
  • the resolver includes a stator and a rotor.
  • the rotor has a primary coil.
  • the stator has a first secondary coil and a second secondary coil. The first secondary coil and the second secondary coil are arranged at 90 ° to each other.
  • the signal Pi is determined from a voltage induced by the primary coil in the first secondary coil measured by the first sensor.
  • Signal P2 is determined from a voltage induced by the primary coil in the second secondary coil measured by the second sensor.
  • the signals Pi and P2 each respectively comprise a sinusoidal component Si and S2 in phase quadrature and of the same amplitude.
  • the signal Pi includes an additional component X1.
  • the signal P2 includes an additional component X2.
  • Values of the components Si and S2 at time t3 are calculated as a function of the values of the disturbed signals Pi and P2 at the three times t-i, t2 and t3.
  • An angle of rotation of the rotor at time t3 is then determined as a function of the values of the sinusoidal components Si and S2 at time t3.
  • FIGS. 1 to 9 represent:
  • FIG. 1 diagrammatically represents a signal processing device according to the invention
  • FIG. 2 schematically represents the main steps of a method according to the invention for extracting a useful signal from a disturbed signal
  • FIG. 3 schematically represents a sinusoidal component Si, of a useful signal X1, and of a signal Pi formed by the sum of the two components Si and Xi,
  • FIG. 4 schematically represents the determination of the values of a signal Pi and of a signal P2 in three instants t-i, t2 and t3, the signal P2 corresponding to a time shift of the signal Pi,
  • FIG. 5 schematically represents a signal Pi and of a signal P2 each comprising sinusoidal components Si and S2 respectively in phase quadrature and of the same amplitude relative to one another,
  • FIG. 6 schematically represents a resolver comprising a signal processing device according to the invention
  • FIG. 7 schematically represents the determination of the values of the signals Pi and P2 represented in FIG. 5 in three instants t-i, t2 and t3.
  • FIG. 8 schematically represents the values taken by signals Pi and P2 over time
  • FIG. 9 schematically represents the values taken by signals Pi and P2 in three instants ti, t2 and t3.
  • the present invention aims to offer a space-saving, inexpensive, and almost real-time solution for extracting a useful signal from a disturbed signal.
  • FIG. 1 schematically represents a signal processing device 10 comprising a first sensor 12 making it possible to measure a disturbed signal Pi.
  • the signal Pi is representative of a physical quantity, for example an electrical quantity (a difference in electrical potential, an intensity of an electric current, a modulation of a periodic variation of a potential or an electric current, etc.), the variation of which over time is representative of information.
  • the signal Pi is said to be "disturbed” because it comprises, in addition to a useful component directly representative of the information sought, an unwanted component which is added to the useful component.
  • the disturbed signal Pi is formed by the sum of a sinusoidal component Si and an additional component X1.
  • the useful signal corresponds either to the sinusoidal component Si or to the additional component X1.
  • the signal processing device 10 can comprise a second sensor 13.
  • the signal processing device 10 further comprises a processing unit 11.
  • the processing unit 11 is capable of collecting measurements made by the sensors 12, 13.
  • the sensors 12, 13 and the 1 1 processing unit can communicate for example via wired communication or via wireless communication.
  • the processing unit 11 includes for example one or more processors and a memory (magnetic hard disk, electronic memory, optical disk, etc.) in which a computer program product is stored, in the form of a set of program code instructions to be executed to implement the various steps of a signal processing method to extract a signal useful to from a disturbed signal.
  • the processing unit 1 1 comprises one or more programmable logic circuits (FPGA, PLD, etc.), and / or one or more specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components , etc., adapted to implement all or part of said steps of said method.
  • FPGA programmable logic circuits
  • ASIC specialized integrated circuits
  • FIG. 2 schematically represents the main steps of such a signal processing method 100 for extracting a useful signal from a disturbed signal Pi comprising a sinusoidal component S-i.
  • the method 100 comprises the following steps:
  • a determination 110 from the measurements carried out by the first sensor 12, of values of the disturbed signal Pi in three successive instants t-i, ⁇ ⁇ and t3,
  • FIG. 3 diagrammatically represents a sinusoidal component Si, an additional component X1, and a signal Pi, for a first embodiment of the method 100 of signal processing according to the invention.
  • the signal Pi is formed by the sum of the two components Si and Xi.
  • the components Si and X1 and the signal P1 are represented as a function of time: time is represented on the abscissa while a value taken over time by the signal Pi or by the components Si and X1 is represented on the ordinate.
  • the useful signal corresponds to the additional component X1.
  • This is for example a signal having substantially constant continuous portions whose values are representative of data transmitted over a communication bus of an electronic circuit.
  • the value of a substantially constant continuous portion corresponds to a value taken by one or more data bits, or by one or more symbols participating in the coding of a data bit.
  • the sinusoidal component Si corresponds to a disturbance signal which is added to the useful signal. It may for example be a sinusoidal signal of frequency 50 Hz coming from the electromagnetic coupling between the electronic circuit implementing the communication bus and the conductors of the power supply network.
  • the signal Pi corresponds to the sum of the additional component Xi, that is to say the useful signal, with the sinusoidal component Si, that is to say the disturbance signal.
  • the instants t-i, t2 and t3 can be advantageously chosen so that a variation of Xi in the interval [t-i; t3] is small, for example less than 1.4%, or even less than 1%, compared to the amplitude of the sinusoidal component S-i.
  • FIG. 4 illustrates how it is possible to determine the values at the three times ti, t2 and t3 of a signal P2 comprising a sinusoidal component S2 of the same amplitude as the sinusoidal component Si and in phase quadrature with respect to the sinusoidal component Si .
  • a signal P2 corresponding to an image of the signal Pi temporally shifted by a quarter period of the sinusoidal component S-i.
  • a signal P2 has by construction a sinusoidal component S2 of the same amplitude as the sinusoidal component Si and in phase quadrature with respect to the sinusoidal component S-i.
  • the signal P2 is in phase advance with respect to the signal Pi.
  • the value taken by the signal P2 at an instant ti corresponds to the value taken by the signal Pi at a time (ti - T / 4)
  • the value taken by the signal P2 at an instant t2 corresponds to the value taken by the signal Pi at a time (t2 - T / 4)
  • the value taken by the signal P2 at an instant t3 corresponds to the value taken by the signal Pi at a time (t3 - T / 4):
  • P 2 (ti) Pi (ti - T / 4)
  • the processing unit 11 is clocked by a clock whose frequency is at least four times higher than the frequency of the sinusoidal component Si.
  • the processing unit 11 is configured to sample the signal Pi at instants (ti - T / 4), (t 2 - T / 4), (t3 - T / 4), ti, t 2 , t 3 .
  • FIG. 5 diagrammatically represents a signal Pi and a signal P 2 for another particular embodiment of the method 100 of signal processing according to the invention.
  • the signal Pi and the signal P 2 each respectively comprise a sinusoidal component Si and a sinusoidal component S 2 .
  • the sinusoidal components Si and S 2 are in quadrature of phase with respect to each other and of the same amplitude.
  • the signal Pi is formed by the sum of the sinusoidal component Si and an additional component Xi.
  • the signal P 2 is itself formed by the sum of the sinusoidal component S 2 and an additional component X 2 .
  • time is represented on the abscissa while a value taken over time by the signals Pi and P 2 or by the components Si, S 2 , Xi and X 2 is represented on the ordinate.
  • the useful signal corresponds to the sinusoidal component Si while the additional component Xi corresponds to a disturbance signal.
  • the useful signal corresponds to the sinusoidal component S 2 while the additional component X2 corresponds to a disturbance signal.
  • the additional components X1 and X2 are for example random signals corresponding to a disturbance of technical or environmental origin (poor design of the electronic measurement circuit, bias introduced in the measurement of the sensor, influence of temperature or humidity on the measured signal value, interference with spurious signals from other electronic devices, etc.).
  • a signal processing device 10 implementing the particular mode of implementation described with reference to FIG. 5 comprises a second sensor 13 making it possible to measure the signal P2.
  • Such a signal processing device 10 can in particular be implemented in a resolver 20 such as that illustrated in FIG. 6.
  • the resolver 20 comprises a stator 30 and a rotor 40.
  • the rotor 40 comprises a primary coil 41.
  • the stator has a first secondary coil 31 and a second secondary coil 32.
  • the first secondary coil 31 and the second secondary coil 32 are arranged at 90 ° relative to each other.
  • the primary coil 41 is supplied with a sinusoidal voltage V41 of amplitude Vo and of pulsation w:
  • V 41 V Q x sin (ot)
  • a voltage induced by the primary coil 41 in each secondary coil 31, 32 then varies sinusoidally during the rotation of the rotor:
  • V 31 K x cos qx V 0 x sin (ü t + cp)
  • V 32 K x sin qx Fo sin (ü t + cp)
  • Q is the angle of rotation of the rotor 40 relative to the stator 30
  • f is a phase shift between the voltage V41 at the terminals of the primary coil 41 and the voltages V31 and V32 at the terminals respectively of the first secondary coil 31 and of the second secondary coil 32.
  • the signal processing device 10 comprises a first sensor 12 making it possible to measure a signal Pi obtained after demodulation of the voltage V31 observed at the terminals of the first secondary coil 31.
  • This signal can also include an additional component X1 corresponding to a signal of disturbance:
  • the signal processing device 10 includes a second sensor 13 making it possible to measure a signal P2 obtained after demodulation of the voltage V32 observed at the terminals of the second secondary coil 32.
  • This signal can also include an additional component X2 corresponding to a disturbance signal:
  • the curves represented in FIG. 7 are enlarged views respectively of a portion of the signal Pi and of a portion of the signal P2 represented in FIG. 5. As illustrated in FIG. 7, it is possible to determine the values in three instants ti, t2 and t3 of the signal Pi and of the signal P2, the signal P2 comprising a sinusoidal component S2 of the same amplitude and in phase quadrature with respect to the sinusoidal component Si of the signal Pi.
  • the processing unit 1 1 is clocked by a clock and configured to sample the signal Pi and the signal P2 from the values obtained respectively by the first sensor 12 and by the second sensor 13 at times ti, t2 , t3.
  • the values taken by the signals Pi and P2 at times ti, t2, t3 are stored in the memory of the processing unit 11 of the signal processing device 10. It should be noted that the instants ti, tz, t3 do not necessarily correspond to regular intervals.
  • FIG. 8 schematically represents the evolution of the values of a signal Pi and of a signal P2 over time when the signals Pi and P2 respectively comprise a sinusoidal component Si and a sinusoidal component S2 of the same amplitude and in phase quadrature one in relation to the other.
  • the signals Pi and P2 further comprise respectively an additional component X1 and an additional component X2.
  • the values taken by the signal Pi over time are represented on the abscissa; the values taken by the signal P2 over time are represented on the ordinate.
  • the sinusoidal components Si and S2 then draw over time a circle whose center moves due to the additional components X1 and X2.
  • the point A having the coordinates (Pi (ti), P2 (ti)), the point B having the coordinates (Pi (t2), P2 (t2)), and the point C having for coordinates (Pi (t3), P2 (t3)) are substantially placed on a circle whose radius is equal to the amplitude of the sinusoidal components Si and S2 and whose center is a point O having for coordinates (C-),
  • a variation of the signal X1 and a variation of the signal X2 within the interval [ti; t3] are each respectively less than 1.4% of the amplitude of the sinusoidal components Si and S2.
  • a variation of the signal X1 and a variation of the signal X2 within the interval [t-i; t3] is less than 1% of the amplitude of the sinusoidal components Si and S2.
  • the segments [AB] and [BC] form strings of a circle whose radius is equal to the amplitude of the sinusoidal components Si and S2, and their respective perpendicular bisector (d1) and ( d2) intersect at the center O of this circle.
  • the value of the useful signal at time t3 is a function of the values of the signal Pi and the values of the signal P2 in three instants t-i, t2, t3. Indeed, if the useful signal corresponds to the additional component X1, then the value of the useful signal is the value Xi (t3) calculated above; if the useful signal corresponds to the sinusoidal component Si, then the value of the useful signal at time t3 is equal to:
  • the values taken by the additional component X1 are representative of data transmitted on a data bus.
  • the additional component X1 corresponds to the useful signal while the sinusoidal component Si corresponds to a disturbance signal which is added to the useful signal.
  • Measurements of the signal Pi can be performed repeatedly, and as soon as six measurements (or possibly four measurements) of the signal Pi at times (ti - T / 4), (t2 - T / 4), (t3 - T / 4), ti, t2, t3 are available (T being the period of the sinusoidal component Si), then the signal processing method 100 makes it possible to calculate a value C-) of the useful signal at time t3.
  • the value C-) corresponds to a value at time t3 of the signal supplied by the data bus for which the unwanted sinusoidal disturbance has been removed.
  • the measurements of the signal Pi necessary for the calculation 130 of a value of the useful signal are carried out over a period of time during which the component X1 keeps a substantially constant value (in other words it is necessary to avoid these measurements being carried out over a period of time which overlaps two portions during which the additional component Xi takes different constant values).
  • the various measurements of the signal Pi used for the calculation 130 of a value of the useful signal do not vary from one to the other by a value greater than a certain threshold.
  • the additional components Xi and X2 correspond to a disturbance of the signals Pi and P2 measured respectively by the first sensor 12 and the second sensor 13.
  • the sinusoidal components Si and S2 correspond to useful signals which should be extracted respectively from the signal Pi and from the signal P2.
  • Measurements of the signals Pi and P2 can be carried out repeatedly by the first sensor 12 and by the second sensor 13 of the signal processing device 10. As soon as three measurements for each signal are available at times ti, t2 and t3, the signal processing method 100 makes it possible to calculate a value C-) of the component X1 at time t3 and a value X2 (t3) of the component X2 at time t3 in order to deduce therefrom the values Si (t3) and S2 (t3) of the useful signals Si and S2 at time t3. It is then possible to define the value of the angle Q of rotation of the rotor 40 relative to the stator 30 of the resolver 20 at time t3:
  • the signal processing method 100 according to the invention and its associated device 10 make it possible to extract a useful signal from a disturbed signal when said disturbed signal comprises a sinusoidal component.
  • This method 100 can be easily implemented by a processing unit 11 responsible for collecting and processing measurements of a disturbed signal supplied by a sensor 12, 13.
  • the method 100 does not require the use of a material filter based on electronic components which can be, depending on the intended application, heavy, bulky and expensive.
  • the method 100 also does not require the use of a digital filter often requiring significant resources in terms of calculations and memory.
  • the method 100 is based on a calculation 130 which gives an immediate value of the useful signal to be extracted at a given time from at most six measurements.
  • the determination of a useful signal value at a given instant is therefore carried out with a high reactivity, almost instantaneously, which is a considerable advantage for so-called "real time" systems.
  • the method is indeed applicable as soon as it is possible to express a physical phenomenon by a sinusoidal signal which would contain a measurement error, or else by any signal which would be disturbed by a sinusoidal signal.

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Abstract

L'invention concerne un procédé (100) de traitement de signal pour extraire un signal utile d'un signal perturbé P1 dans le cas où le signal perturbé P1 est formé par la somme d'une composante sinusoïdale S1 et d'une composante supplémentaire X1. Le signal utile correspond à l'une de ces composantes. Le procédé comporte : - une détermination (110) de valeurs du signal perturbé P1 en trois instants successifs t1, t2 et t3, - une détermination (120) de valeurs auxdits trois instants t1, t2 et t3 d'un signal P2 comportant une composante sinusoïdale Sa de même amplitude que la composante sinusoïdale S1 et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale S1, - un calcul (130) d'une valeur du signal utile à l'instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé P1 et des valeurs du signal P2 aux trois instants t1, t2 et t3.

Description

Procédé et système de traitement de signal pour extraire un signal utile d’un signal perturbé
Domaine de l’invention
La présente invention appartient au domaine du filtrage d’un signal pour en extraire une composante utile. Notamment, l’invention concerne un procédé et un dispositif pour extraire une composante utile d’un signal perturbé formé par la somme d’une composante sinusoïdale et d’une composante supplémentaire.
Etat de la technique
Il est connu d’utiliser des filtres qui rejettent une partie indésirable d’un signal afin de ne conserver qu’une partie utile du signal.
On connaît par exemple les filtres passe-bas qui atténuent les hautes fréquences, les filtres passe-haut qui atténuent les basses fréquences, ou bien les filtres passe- bande qui ne laissent passer qu’une bande définie de fréquences en atténuant les fréquences à l’extérieur de la bande passante.
L’implémentation d’un filtre peut se faire avec des composants électroniques ou bien de façon numérique.
Lorsqu’un filtre est implémenté avec des composants électroniques, on parle de filtre analogique. Ce genre de filtre s’applique sur des signaux continus en temps réel. Un filtre analogique peut être réalisé avec des composants électroniques passifs, comme par exemple des résistances, des condensateurs, ou des bobines. Un filtre analogique peut également être réalisé avec des composants électroniques actifs comme des amplificateurs opérationnels associés à des composants passifs ou des transistors.
L’utilisation d’un filtre analogique dans un dispositif entraîne une augmentation du coût, et potentiellement du poids et du volume du dispositif. Aussi, les filtres analogiques sont peu adaptatifs puisqu’ils dépendent des composants électroniques qui les composent. En outre, les filtres analogiques peuvent subir une dégradation avec le temps et avec certaines conditions de l’environnement, comme par exemple la température.
Un filtre numérique correspond à une succession d’opérations mathématiques ou algorithmiques opérés sur un signal discret. Ces opérations sont définies de telle sorte qu’elles modifient le contenu spectral du signal d’entrée en atténuant certaines composantes spectrales non désirées. Contrairement aux filtres analogiques, qui sont réalisés à l'aide d'un agencement particulier de composants électroniques, les filtres numériques sont réalisés par du logiciel spécifique dans un ordinateur ou bien par des circuits intégrés dédiés ou des processeurs programmables : FPGA (acronyme anglais de « Field-Programmable Gâte Array »), processeur de signal numérique (DSP, acronyme anglais de « Digital Signal Processor »), microcontrôleur, etc.
Le principe du traitement pour un filtre numérique est la convolution : des échantillons du signal en entrée sont mémorisés dans une mémoire tampon, et des échantillons sont produits en sortie. Chaque échantillon en sortie est la somme de produits d'échantillons en entrée de la mémoire tampon avec des coefficients conservés dans une autre mémoire tampon. Suivant sa complexité, un filtre numérique peut donc être relativement gourmand en mémoire et en temps de calcul. Au-delà du coût, l’utilisation d’un filtre numérique introduit inéluctablement un retard plus ou moins grand par rapport au signal réel.
Pour déterminer la valeur d’un biais de mesure perturbant une composante sinusoïdale, il est connu également de calculer une valeur moyenne sur une période de ladite composante sinusoïdale. Une telle solution ne permet cependant pas de déterminer ledit biais de mesure en temps réel puisqu’il est nécessaire de faire une moyenne sur une période complète de la composante sinusoïdale avant de pouvoir déterminer la valeur du biais. En outre, une telle solution peut manquer de précision si la valeur du biais change au cours de la période sur laquelle la moyenne est effectuée.
Exposé de l’invention
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant.
A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention, un procédé de traitement d’un signal perturbé Pi transportant des données sur un bus de communication d’un circuit électronique, ledit procédé étant mis en oeuvre par un dispositif de traitement, ledit procédé permettant d’extraire un signal utile dudit signal perturbé Pi, ledit signal perturbé Pi étant mesuré par un capteur du dispositif de traitement. Le signal perturbé Pi est formé par la somme d’une composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire Xi. Le signal utile correspond à la composante supplémentaire X1. Les valeurs prises par la composante supplémentaire X1 sont représentatives des données transportées sur le bus de communication. Le procédé comporte les étapes suivantes :
- une détermination de valeurs du signal perturbé Pi en trois instants successifs t-i, t2 et t3,
- une détermination de valeurs auxdits trois instants t-i, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si,
- un calcul d’une valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants t-i , t2 et t3.
En procédant ainsi de manière récurrente sur une fenêtre glissante pour les instants t-i , t2 et t3, il est possible de reconstruire le signal utile.
On entend par « signal » une grandeur physique, par exemple une grandeur électrique (une différence de potentiel électrique, une intensité d’un courant électrique, une modulation d’une variation périodique d’un potentiel ou d’un courant électrique, etc.), dont la variation dans le temps est représentative d’une information. On entend par « composante » d’un signal un membre d’une somme de signaux composant ledit signal.
On dit que le signal Pi est « perturbé » car il comporte, en plus d’une composante utile directement représentative de l’information recherchée, une autre composante non désirée qui vient s’ajouter à la composante utile.
On entend par « composante sinusoïdale Si » un signal sinusoïdal pur qui peut s’écrire sous la forme :
[Math. 1 ]
S1 = S x sin (wί + f )
S est « amplitude » de la composante sinusoïdale Si . Il s’agit d’une constante correspondant à la valeur maximale que peut prendre la composante sinusoïdale Si . w est la pulsation et f est la phase à l’origine pour la composante sinusoïdale Si. Une composante sinusoïdale S2 est en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si si elle est déphasée de 90° par rapport à la composante sinusoïdale Si, c’est-à-dire si elle peut d’écrire sous l’une des formes suivantes : [Math. 2] S2 = S x sin (wΐ + f —— = S x cos (wί + f )
[Math. 3]
Un tel procédé de traitement de signal selon l’invention permet de fournir une valeur du signal utile à un instant donné de façon quasiment temps réel, sans utiliser de filtre analogique ou numérique.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, une valeur prise par la composante supplémentaire X1 à l’instant t3 est calculée en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants t-i , t2 et t3 sous la forme :
[Math. 4]
Dans l’ensemble de la description, la notation Pi(tj) correspond à la valeur d’un signal Pi prise à l’instant tj.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, la composante Si est un signal sinusoïdal de période T, et le signal P2 est obtenu par un décalage temporel du signal perturbé Pi, le décalage temporel étant égal à T/4.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un dispositif de traitement d’un signal perturbé Pi transportant des données sur un bus de communication d’un circuit électronique pour extraire un signal utile dudit signal perturbé Pi. Le dispositif de traitement de signal comprend un premier capteur permettant de mesurer ledit signal perturbé Pi . Le signal perturbé Pi est formé par la somme d’une composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire X1. Le signal utile correspond à la composante supplémentaire X1. Les valeurs prises par la composante supplémentaire X1 sont représentatives des données transportées sur le bus de communication. Le dispositif comprend en outre une unité de traitement configurée pour :
- déterminer, à partir des mesures effectuées par ledit premier capteur, des valeurs du signal perturbé Pi en trois instants successifs ti , t2 et t3,
- déterminer des valeurs auxdits trois instants ti , t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si,
- calculer une valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants ti , t2 et t3.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de réalisation une valeur de la composante supplémentaire X1 à l’instant t3 est calculée en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants ti, t2 et t3 sous la forme : [Math. 4]
Dans des modes particuliers de réalisation, la composante Si est un signal sinusoïdal de période T et l’unité de traitement est configurée pour déterminer une valeur du signal P2 à un instant ti à partir de la valeur du signal perturbé Pi à l’instant ti - T/4 ou à l’instant ti + T/4.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un circuit électronique comportant un bus de communication destiné à supporter le transport d’un signal de données perturbé Pi, et un dispositif de traitement selon l’un quelconques des modes de réalisation précédents pour extraire un signal utile dudit signal perturbé
Pi.
Selon un quatrième aspect, la présente invention concerne un résolveur comportant un dispositif de traitement de signal selon l’un quelconque des modes de réalisation précédentes. Le résolveur comporte un stator et un rotor. Le rotor comporte une bobine primaire. Le stator comporte une première bobine secondaire et une deuxième bobine secondaire. La première bobine secondaire et la deuxième bobine secondaire sont agencées à 90° l’une par rapport à l’autre.
Le signal Pi est déterminé à partir d’une tension induite par la bobine primaire dans la première bobine secondaire mesurée par le premier capteur. Le signal P2 est déterminé à partir d’une tension induite par la bobine primaire dans la deuxième bobine secondaire mesurée par le deuxième capteur.
Les signaux Pi et P2 comportent chacun respectivement une composante sinusoïdale Si et S2 en quadrature de phase et de même amplitude. Le signal Pi comporte une composante supplémentaire X1. Le signal P2 comporte une composante supplémentaire X2.
Des valeurs des composantes Si et S2 à l’instant t3 sont calculées en fonction des valeurs des signaux perturbés Pi et P2 aux trois instants t-i, t2 et t3. Un angle de rotation du rotor à l’instant t3 est alors déterminé en fonction des valeurs des composantes sinusoïdales Si et S2 à l’instant t3.
Présentation des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 9 qui représentent :
[Fig. 1 ] La figure 1 représente schématiquement un dispositif de traitement de signal selon l’invention,
[Fig. 2] La figure 2 représente schématiquement les principales étapes d’un procédé selon l’invention pour extraire un signal utile à partir d’un signal perturbé,
[Fig. 3] La figure 3 représente schématiquement une composante sinusoïdale Si, d’un signal utile X1, et d’un signal Pi formé par la somme des deux composantes Si et Xi,
[Fig. 4] La figure 4 représente schématiquement la détermination des valeurs d’un signal Pi et d’un signal P2 en trois instants t-i, t2 et t3, le signal P2 correspondant à un décalage temporel du signal Pi,
[Fig. 5] La figure 5 représente schématiquement un signal Pi et d’un signal P2 comportant chacun respectivement des composantes sinusoïdales Si et S2 en quadrature de phase et de même amplitude l’une par rapport à l’autre,
[Fig. 6] La figure 6 représente schématiquement un résolveur comportant un dispositif de traitement de signal selon l’invention,
[Fig. 7] La figure 7 représente schématiquement la détermination des valeurs des signaux Pi et P2 représentés à la figure 5 en trois instants t-i, t2 et t3.
[Fig. 8] La figure 8 représente schématiquement les valeurs prises par des signaux Pi et P2 au cours du temps, [Fig. 9] La figure 9 représente schématiquement les valeurs prises par des signaux Pi et P2 en trois instants t-i, t2 et t3.
Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement à une même échelle, sauf mention contraire.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Tel qu’indiqué précédemment, la présente invention vise à offrir une solution peu encombrante, peu onéreuse, et quasi temps réel pour extraire un signal utile d’un signal perturbé.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif 10 de traitement de signal comportant un premier capteur 12 permettant de mesurer un signal perturbé Pi. Le signal Pi est représentatif d’une grandeur physique, par exemple une grandeur électrique (une différence de potentiel électrique, une intensité d’un courant électrique, une modulation d’une variation périodique d’un potentiel ou d’un courant électrique, etc.), dont la variation dans le temps est représentative d’une information. On dit que le signal Pi est « perturbé » car il comporte, en plus d’une composante utile directement représentative de l’information recherchée, une composante non désirée qui vient s’ajouter à la composante utile. Dans le cadre de l’invention, on considère que le signal perturbé Pi est formé par la somme d’une composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire X1. Le signal utile correspond soit à la composante sinusoïdale Si soit à la composante supplémentaire X1.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 10 de traitement de signal peut comporter un deuxième capteur 13.
Le dispositif 10 de traitement de signal comporte en outre une unité de traitement 1 1. L’unité de traitement 1 1 est capable de collecter des mesures réalisées par les capteurs 12, 13. Dans ce but, les capteurs 12, 13 et l’unité de traitement 1 1 peuvent communiquer par exemple via une communication filaire ou via une communication sans fil. L’unité de traitement 1 1 comporte par exemple un ou plusieurs processeurs et une mémoire (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans laquelle est mémorisée un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre les différentes étapes d’un procédé de traitement de signal pour extraire un signal utile à partir d’un signal perturbé. Alternativement ou en complément, l’unité de traitement 1 1 comporte un ou des circuits logiques programmables (FPGA, PLD, etc.), et/ou un ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC), et/ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc., adaptés à mettre en oeuvre tout ou partie desdites étapes dudit procédé.
La figure 2 représente schématiquement les principales étapes d’un tel procédé 100 de traitement de signal pour extraire un signal utile à partir d’un signal perturbé Pi comportant une composante sinusoïdale S-i. Le procédé 100 comporte les étapes suivantes :
- une détermination 1 10, à partir des mesures effectuées par le premier capteur 12, de valeurs du signal perturbé Pi en trois instants successifs t-i, \å et t3,
- une détermination 120 de valeurs auxdits trois instants t-i, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si,
- un calcul 130 d’une valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants t-i, t2 et t3.
Différentes méthodes peuvent être envisagées pour déterminer les valeurs auxdits instants t-i, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale S-i.
La figure 3 représente schématiquement une composante sinusoïdale Si, une composante supplémentaire X1, et un signal Pi , pour un premier mode de mise en oeuvre du procédé 100 de traitement de signal selon l’invention. Le signal Pi est formé par la somme des deux composantes Si et Xi. Les composantes Si et X1 et le signal P1 sont représentés en fonction du temps : le temps est représenté en abscisse tandis qu’une valeur prise au cours du temps par le signal Pi ou par les composantes Si et X1 est représentée en ordonnée.
Pour ce premier mode de mise en oeuvre, le signal utile correspond à la composante supplémentaire X1. Il s’agit par exemple d’un signal présentant des portions continues sensiblement constantes dont les valeurs sont représentatives de données transmises sur un bus de communication d’un circuit électronique. Par exemple la valeur d’une portion continue sensiblement constante correspond à une valeur prise par un ou plusieurs bits de données, ou par un ou plusieurs symboles participant au codage d’un bit de données. La composante sinusoïdale Si correspond à un signal de perturbation qui vient s’ajouter au signal utile. Il peut s’agir par exemple d’un signal sinusoïdal de fréquence 50 Hz provenant du couplage électromagnétique entre le circuit électronique mettant en oeuvre le bus de communication et des conducteurs du réseau d’alimentation électrique. Le signal Pi correspond à la somme de la composante supplémentaire Xi, c’est-à-dire le signal utile, avec la composante sinusoïdale Si, c’est-à-dire le signal de perturbation.
Pour limiter l’erreur de calcul du signal utile Xi à l’instant t3, les instants t-i, t2 et t3 peuvent être avantageusement choisis de telle sorte qu’une variation de Xi dans l’intervalle [t-i; t3] est faible, par exemple inférieure à 1.4%, voire inférieure à 1 %, devant l’amplitude de la composante sinusoïdale S-i.
La courbe représentée en figure 4 est une vue agrandie d’une portion du signal Pi représentée en figure 3. Sur cette portion, la composante supplémentaire Xi conserve une valeur constante ou quasiment constante. La figure 4 illustre comment il est possible de déterminer les valeurs aux trois instants t-i, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si.
Il est en effet possible de créer artificiellement un signal P2 correspondant à une image du signal Pi décalée temporellement d’un quart de période de la composante sinusoïdale S-i. Un tel signal P2 présente par construction une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale S-i. Dans l’exemple représenté à la figure 4, le signal P2 est en avance de phase par rapport au signal Pi.
Si on note T la période de la composante sinusoïdale Si, il apparaît alors que la valeur prise par le signal P2 à un instant ti correspond à la valeur prise par le signal Pi à un temps (ti - T/4), la valeur prise par le signal P2 à un instant t2 correspond à la valeur prise par le signal Pi à un temps (t2 - T/4), et la valeur prise par le signal P2 à un instant t3 correspond à la valeur prise par le signal Pi à un temps (t3 - T/4) : P2(ti) = Pi(ti - T/4),
P2(t2) = Pl(t2 - T/4), P2(t3) = Pi (t3 - T/4,
Dans l’exemple considéré, l’unité de traitement 11 est cadencée par une horloge dont la fréquence est au moins quatre fois plus élevée que la fréquence de la composante sinusoïdale Si. L’unité de traitement 11 est configurée pour échantillonner le signal Pi à des instants (ti - T/4), (t2 - T/4), (t3 - T/4), t-i, t2, t3. On obtient ainsi des valeurs du signal Pi et du signal P2 aux instants t-i, t2, t3. Ces valeurs sont mémorisées dans la mémoire de l’unité de traitement 1 1.
Il convient de noter qu’il peut être suffisant d’échantillonner le signal Pi en seulement quatre instants si les instants t-i, t2 et sont choisis de sorte que t2 = (t3 - T/4) et ti = (t2 - T/4). Les instants ti, t2, t3 ne correspondent cependant pas nécessairement à des intervalles réguliers.
Il convient de noter également qu’il est possible, dans une variante, de créer artificiellement un signal P2 en retard de phase d’un quart de période par rapport au signal Pi. Dans ce cas, on aurait :
P2(ti) = Pi(ti + T/4),
P2(t2) = Pi(k + T/4),
P2(ts) = Pi(ts + T/4).
La figure 5 représente schématiquement un signal Pi et un signal P2 pour un autre mode particulier de mise en oeuvre du procédé 100 de traitement de signal selon l’invention.
Le signal Pi et le signal P2 comportent chacun respectivement une composante sinusoïdale Si et une composante sinusoïdale S2. Les composantes sinusoïdales Si et S2 sont en quadrature de phase l’une par rapport à l’autre et de même amplitude. Le signal Pi est formé par la somme de la composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire Xi. Le signal P2 est quant à lui formé par la somme de la composante sinusoïdale S2 et d’une composante supplémentaire X2.
Pour chaque graphique illustré en figure 5, le temps est représenté en abscisse tandis qu’une valeur prise au cours du temps par les signaux Pi et P2 ou par les composantes Si, S2, Xi et X2 est représentée en ordonnée.
Dans le mode particulier de mise en oeuvre décrit en référence à la figure 5, pour le signal Pi, le signal utile correspond à la composante sinusoïdale Si tandis que la composante supplémentaire Xi correspond à un signal de perturbation. De manière similaire, pour le signal P2, le signal utile correspond à la composante sinusoïdale S2 tandis que la composante supplémentaire X2 correspond à un signal de perturbation. Les composantes supplémentaires X1 et X2 sont par exemple des signaux aléatoires correspondant à une perturbation d’origine technique ou environnementale (mauvaise conception du circuit électronique de mesure, biais introduit dans la mesure du capteur, influence de la température ou de l’humidité sur la valeur mesurée du signal, interférences avec des signaux parasites provenant d’autres dispositifs électroniques, etc.).
Un dispositif 10 de traitement de signal mettant en oeuvre le mode particulier de mise en oeuvre décrit en référence à la figure 5 comporte un deuxième capteur 13 permettant de mesurer le signal P2.
Dans l’exemple considéré et illustré à la figure 5, c’est en raison de la nature des signaux Pi et P2 et de la manière dont sont agencés les capteurs que les composantes sinusoïdales Si et S2 sont en quadrature de phase et qu’elles ont la même amplitude.
Un tel dispositif 10 de traitement de signal peut notamment être mis en oeuvre dans un résolveur 20 tel que celui illustré à la figure 6. Le résolveur 20 comporte un stator 30 et un rotor 40. Le rotor 40 comporte une bobine primaire 41 . Le stator comporte une première bobine secondaire 31 et une deuxième bobine secondaire 32. La première bobine secondaire 31 et la deuxième bobine secondaire 32 sont agencées à 90° l’une par rapport à l’autre. La bobine primaire 41 est alimentée avec une tension sinusoïdale V41 d’amplitude Vo et de pulsation w :
[Math. 7]
V41 = VQ x sin(o t)
Une tension induite par la bobine primaire 41 dans chaque bobine secondaire 31 , 32 varie alors sinusoïdalement lors de la rotation du rotor :
[Math. 8]
V31 = K x cos q x V0 x sin(ü t + cp)
[Math. 9]
V32 = K x sin q x Fo sin(ü t + cp)
où :
- K est une constante représentative d’un rapport de transformation du résolveur 20,
- Q est l’angle de rotation du rotor 40 par rapport au stator 30, - f est un déphasage entre la tension V41 aux bornes de la bobine primaire 41 et les tensions V31 et V32 aux bornes respectivement de la première bobine secondaire 31 et de la deuxième bobine secondaire 32.
Le dispositif 10 de traitement de signal comporte un premier capteur 12 permettant de mesurer un signal Pi obtenu après démodulation de la tension V31 observée aux bornes de la première bobine secondaire 31. Ce signal peut en outre comporter une composante supplémentaire X1 correspondant à un signal de perturbation :
[Math. 10]
P1 = K x VQ x cos Q + X
De manière similaire, le dispositif 10 de traitement de signal comporte un deuxième capteur 13 permettant de mesurer un signal P2 obtenu après démodulation de la tension V32 observée aux bornes de la deuxième bobine secondaire 32. Ce signal peut lui aussi comporter une composante supplémentaire X2 correspondant à un signal de perturbation :
[Math. 1 1 ]
P2 = K x V0 X sin Q + X2
On se retrouve alors dans un cas similaire à celui représenté à la figure 5 avec : [Math. 12]
S1 = K x V0 x cos Q
[Math. 13]
S2 = K x V 0 x sin 0
Les courbes représentées en figure 7 sont des vues agrandies respectivement d’une portion du signal Pi et d’une portion du signal P2 représentés en figure 5. Tel qu’illustré sur la figure 7, il est possible de déterminer les valeurs en trois instants t-i, t2 et t3 du signal Pi et du signal P2, le signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si du signal Pi.
Dans ce but, l’unité de traitement 1 1 est cadencée par une horloge et configurée pour échantillonner le signal Pi et le signal P2 à partir des valeurs obtenues respectivement par le premier capteur 12 et par le deuxième capteur 13 à des instants t-i, t2, t3. Les valeurs prises par les signaux Pi et P2 aux instants t-i, t2, t3 Sont mémorisées dans la mémoire de l’unité de traitement 1 1 du dispositif 10 de traitement de signal. Il convient de noter que les instants t-i, tz, t3 ne correspondent pas nécessairement à des intervalles réguliers.
La suite de la description s’attache à détailler comment la valeur du signal utile en un instant t3 peut être calculé à partir des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 mesurées en trois instant t-i , t2 et t3.
La figure 8 représente schématiquement l’évolution des valeurs d’un signal Pi et d’un signal P2 au cours du temps lorsque les signaux Pi et P2 comportent respectivement une composante sinusoïdale Si et une composante sinusoïdale S2 de même amplitude et en quadrature de phase l’une par rapport à l’autre. Les signaux Pi et P2 comportent en outre respectivement une composante supplémentaire X1 et une composante supplémentaire X2. Les valeurs prises par le signal Pi au cours du temps sont représentées en abscisse ; les valeurs prises par le signal P2 au cours du temps sont représentées en ordonnée. Les composantes sinusoïdales Si et S2 dessinent alors au cours du temps un cercle dont le centre se déplace en raison des composantes supplémentaires X1 et X2.
A un instant to donné, si on considère que les composantes supplémentaires X1 et X2 varient relativement peu autour de l’instant to, le centre d’un cercle dessiné par les valeurs prises par les composantes sinusoïdales Si et S2 à des instants proches de to a pour abscisse la valeur prise par le signal X1 à l’instant to, et il a pour ordonnée la valeur prise par le signal X2 à l’instant to.
Ainsi, et tel qu’illustré à la figure 9, pour des instants d’échantillonnage t-i, t2 et t3, le point A ayant pour coordonnées (Pi (ti), P2(ti)), le point B ayant pour coordonnées (Pi (t2), P2(t2)), et le point C ayant pour coordonnées (Pi(t3), P2(t3)) sont sensiblement placés sur un cercle dont le rayon est égal à l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2 et dont le centre est un point O ayant pour coordonnées (C- ),
X2(t3)).
Il convient de noter que ceci reste valable tant que les composantes X1 et X2 sont telles, et les instants t-i, t2, et t3 sont choisis de telle sorte qu’une variation du signal Xi et une variation du signal X2 au sein de l’intervalle [ti ; t3] restent relativement faibles devant l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2.
De préférence, pour garantir une bonne précision des mesures, une variation du signal X1 et une variation du signal X2 au sein de l’intervalle [ti ; t3] sont chacune respectivement inférieure à 1 .4% de l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2.
Autrement dit, si on note S la valeur de l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2, on a de préférence :
[Math. 14]
[Math. 15]
De façon encore plus préférentielle, une variation du signal X1 et une variation du signal X2 au sein de l’intervalle [t-i ; t3] est inférieure à 1 % de l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2.
Tel qu’illustré à la figure 9, les segments [AB] et [BC] forment des cordes d’un cercle dont le rayon est égal à l’amplitude des composantes sinusoïdales Si et S2, et leur médiatrice respective (d1 ) et (d2) se coupent au centre O de ce cercle. En nommant M le milieu du segment [AB] et N le milieu du segment [BC], les produits scalaires suivants sont nuis :
[Math. 16]
AB OM = 0
[Math. 17]
BC - ON = 0
Ce qui se traduit par :
[Math. 18]
[Math. 19]
Ces deux équations permettent alors d’obtenir :
[Math. 4]
Il est ainsi possible de calculer la valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal Pi et des valeurs du signal P2 en trois instants t-i, t2, t3. En effet, si le signal utile correspond à la composante supplémentaire X1, alors la valeur du signal utile est la valeur Xi(t3) calculée ci-dessus ; si le signal utile correspond à la composante sinusoïdale Si, alors la valeur du signal utile à l’instant t3 est égal à :
[Math. 5]
Il est alors possible d’obtenir un grand nombre de valeurs du signal utile en fonction du temps en procédant de manière récurrente en choisissant un grand nombre de triplets (t-i, t2 et t3). Avantageusement, les instant t-i, t2 et t3 peuvent être déterminés sur une fenêtre glissante. Il est ainsi possible de reconstruire le signal utile extrait du signal perturbé.
Dans le premier mode de mise en oeuvre décrit en référence aux figures 3 et 4, les valeurs prises par la composante supplémentaire X1 sont représentatives de données transmises sur un bus de données. La composante supplémentaire X1 correspond au signal utile tandis que la composante sinusoïdale Si correspond à un signal de perturbation qui vient s’ajouter au signal utile. Des mesures du signal Pi peuvent être réalisées de manière récurrente, et dès que six mesures (ou éventuellement quatre mesures) du signal Pi à des instants (ti - T/4), (t2 - T/4), (t3 - T/4), t-i, t2, t3 sont disponibles (T étant la période de la composante sinusoïdale Si), alors le procédé 100 de traitement de signal permet de calculer une valeur C- ) du signal utile à l’instant t3. La valeur C- ) correspond à une valeur à l’instant t3 du signal fourni par le bus de données pour laquelle la perturbation sinusoïdale non désirée a été supprimée.
Il convient de noter que dans ce premier mode de mise en oeuvre, il est préférable que les mesures du signal Pi nécessaires au calcul 130 d’une valeur du signal utile soient réalisées sur une période de temps pendant laquelle la composante X1 garde une valeur sensiblement constante (autrement dit il convient d’éviter que ces mesures soient réalisées sur une période de temps qui chevauche deux portions pendant lesquelles la composante supplémentaire Xi prend des valeurs constantes différentes). Dans ce but il est par exemple possible de vérifier que les différentes mesures du signal Pi utilisées pour le calcul 130 d’une valeur du signal utile ne varient pas l’une à l’autre d’une valeur supérieure à un certain seuil.
Dans le deuxième mode de mise en oeuvre décrit en référence aux figures 5 à 7, les composantes supplémentaires Xi et X2 correspondent à une perturbation des signaux Pi et P2 mesurés respectivement par le premier capteur 12 et le deuxième capteur 13. Les composantes sinusoïdales Si et S2 correspondent en revanche à des signaux utiles qu’il convient d’extraire respectivement du signal Pi et du signal P2.
Des mesures des signaux Pi et P2 peuvent être réalisées de manière récurrente par le premier capteur 12 et par le deuxième capteur 13 du dispositif 10 de traitement de signal. Dès que trois mesures pour chaque signal sont disponibles en des instants t-i, t2 et t3, le procédé 100 de traitement de signal permet de calculer une valeur C- ) de la composante X1 à l’instant t3 et une valeur X2(t3) de la composante X2 à l’instant t3 afin d’en déduire les valeurs Si(t3) et S2(t3) des signaux utiles Si et S2 à l’instant t3. Il est alors possible de définir la valeur de l’angle Q de rotation du rotor 40 par rapport au stator 30 du résolveur 20 à l’instant t3 :
[Math. 20]
La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés.
Le procédé 100 de traitement de signal selon l’invention et son dispositif 10 associé permettent d’extraire un signal utile d’un signal perturbé lorsque ledit signal perturbé comporte une composante sinusoïdale.
Ce procédé 100 peut être facilement mis en oeuvre par une unité de traitement 1 1 responsable de collecter et de traiter des mesures d’un signal perturbé fournies par un capteur 12, 13.
Le procédé 100 ne nécessite pas l’utilisation d’un filtre matériel reposant sur des composants électroniques qui peuvent être, selon l’application visée, lourds, volumineux et coûteux. Le procédé 100 ne nécessite pas non plus l’utilisation d’un filtre numérique nécessitant souvent des ressources importantes en termes de calculs et de mémoire.
Le procédé 100 repose sur un calcul 130 qui donne une valeur immédiate du signal utile à extraire à un instant donné à partir d’au plus six mesures. La détermination d’une valeur du signal utile à un instant donné est donc réalisée avec une forte réactivité, quasiment instantanément, ce qui est un avantage considérable pour les systèmes dits « à temps réel ».
De manière générale, il est à noter que les modes de mise en oeuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemples non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables.
En particulier, l’invention a été décrite pour un mode de mise en oeuvre relatif à un signal fourni par un bus de données, et pour un mode de mise en oeuvre relatif à deux signaux fournis par un résolveur. L’invention est néanmoins applicable à d’autres modes de mise en oeuvre.
La méthode est en effet applicable dès lors qu’il est possible d’exprimer un phénomène physique par un signal sinusoïdal qui contiendrait une erreur de mesure, ou bien par un signal quelconque qui serait perturbé par un signal sinusoïdal. Pour obtenir une bonne précision du calcul 130 d’une valeur du signal utile à extraire, il est néanmoins préférable d’utiliser des intervalles d’échantillonnage tels que la composante supplémentaire Xi, X2 varie peu par rapport à l’amplitude de la composante sinusoïdale Si, S2 pendant la période de temps sur laquelle sont effectuées les mesures nécessaires audit calcul 130.

Claims

Revendications
1. Procédé (100) de traitement d’un signal perturbé Pi transportant des données sur un bus de communication d’un circuit électronique, ledit procédé (100) étant mis en oeuvre par un dispositif (10) de traitement, ledit procédé (100) permettant d’extraire un signal utile dudit signal perturbé Pi , ledit signal perturbé Pi étant mesuré par un premier capteur (12) du dispositif (10) de traitement, ledit signal perturbé Pi étant formé par la somme d’une composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire Xi, ledit signal utile correspondant à la composante supplémentaire Xi dont les valeurs sont représentatives des données transportées sur le bus de communication, ledit procédé comportant :
- une détermination (1 10) de valeurs du signal perturbé Pi en trois instants successifs t-i, t2 et t3,
- une détermination (120) de valeurs auxdits trois instants t-i, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si,
- un calcul (130) d’une valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants t-i, t2 et t3.
2. Procédé (100) selon la revendication 1 dans lequel une valeur prise par la composante supplémentaire X1 à l’instant t3 est calculée en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants t-i, t2 et t3 sous la forme :
3. Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 2 dans lequel la composante Si est un signal sinusoïdal de période T et le signal P2 est obtenu par un décalage temporel du signal perturbé Pi , ledit décalage temporel étant égal à T/4.
4. Dispositif (10) de traitement d’un signal perturbé Pi transportant des données sur un bus de communication d’un circuit électronique pour extraire un signal utile dudit signal perturbé Pi, ledit dispositif comprenant un premier capteur (12) permettant de mesurer ledit signal perturbé Pi, le signal perturbé Pi étant formé par la somme d’une composante sinusoïdale Si et d’une composante supplémentaire X1, ledit signal utile correspondant à la composante supplémentaire X1 dont les valeurs sont représentatives des données transportées sur le bus de communication, ledit dispositif (10) comprenant en outre une unité de traitement (11 ) configurée pour :
- déterminer, à partir des mesures effectuées par ledit premier capteur (12), des valeurs du signal perturbé Pi en trois instants successifs ti, t2 et t3,
- déterminer des valeurs auxdits trois instants ti, t2 et t3 d’un signal P2 comportant une composante sinusoïdale S2 de même amplitude que la composante sinusoïdale Si et en quadrature de phase par rapport à la composante sinusoïdale Si,
- calculer une valeur du signal utile à l’instant t3 en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants ti, t2 et t3.
5. Dispositif (10) selon la revendication 4 dans lequel une valeur de la composante supplémentaire X1 à l’instant t3 est calculée en fonction des valeurs du signal perturbé Pi et des valeurs du signal P2 aux trois instants ti, t2 et t3 sous la forme :
6. Dispositif (10) selon l’une des revendications 4 à 5 dans lequel la composante Si est un signal sinusoïdal de période T et l’unité de traitement (1 1 ) est configurée pour déterminer une valeur du signal P2 à un instant ti à partir de la valeur du signal perturbé Pi à l’instant ti - T/4 ou à l’instant ti + T/4.
7. Circuit électronique comportant un bus de communication destiné à supporter le transport d’un signal de données perturbé Pi et un dispositif de traitement selon l’une des revendication 4 à 6 pour extraire un signal utile dudit signal perturbé P-i.
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