FR3163149A1

FR3163149A1 - Viseur optronique ayant un mode critique, notamment d'antirésonance, comprenant une fréquence fondamentale variable et engin motorisé comprenant un tel viseur

Info

Publication number: FR3163149A1
Application number: FR2405953A
Authority: FR
Inventors: Stéphane Richard; Serge HIRWA; Boris VASSE
Original assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2024-06-10
Filing date: 2024-06-10
Publication date: 2025-12-12
Also published as: WO2025257492A1

Abstract

Ce viseur optronique pour engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, comprend : un module de visée (13) apte à être déplacé autour un premier axe (X) et d’un second axe (Y) non parallèle au premier axe ;des moyens (14, 15) de déplacement du module de visée autour du premier axe et du second axe ; etune boucle d’asservissement pour asservir un paramètre de position du module de visée sur une consigne, comprenant un correcteur d’asservissement adaptatif (16) apte à calculer une commande pour un dispositif commandé ayant un mode critique modifiant la réponse du dispositif. Il comprend des moyens (23) aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique variable en fonction d’un paramètre de fonctionnement du dispositif commandé, le correcteur (16) étant calculé à partir de la fréquence fondamentale déterminée pour compenser le mode d’anti-résonnance ou de résonance. Figure de l’abrégé : Figure 5

Description

Viseur optronique ayant un mode critique, notamment d’antirésonance, comprenant une fréquence fondamentale variable et engin motorisé comprenant un tel viseur

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne l’asservissement adaptatif d’un viseur optronique pour engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, c’est-à-dire l’asservissement d’un tel viseur qui soit capable de compenser les perturbations qui affectent le viseur.

Etat de la technique antérieure

En référence aux figures 1 et 2, qui illustrent un viseur optronique 1 pour engin motorisé et un diagramme de fonctionnement d’un tel viseur selon l’état de la technique, un viseur optronique 1 comprend un module de visée 2 comportant un ensemble de capteurs, notamment des caméras et/ou des dispositifs de pointage définissant une ligne de visée Ldv du viseur optronique 1 correspondant à l’axe optique sortant de l’un des capteurs.

Le module de visée 2 est placé sur un support 3 fixé à l’engin motorisé et peut se mouvoir selon deux axes X et Y sous l’action de moyens de déplacement 4 et 5 qui peuvent comprendre des cardans actionnés par des moteurs pilotés par des moyens de commande 6.

Le but du viseur optronique 1 est d’orienter la ligne de visée Ldv vers une cible quels que soient les mouvements de l’engin motorisés et/ou de la cible, et quels que soient l’environnement et les perturbations extérieures (conditions atmosphériques, etc.) ou internes au dispositif. A cet effet, le module de visée 2 comporte des moyens de mesure 7 en continu d’une donnée angulaire, comprenant un gyromètre dans le cas de la mesure de la vitesse angulaire ou un gyroscope pour mesurer la position angulaire de la ligne de visée Ldv.

L’engin porteur, de par ses mouvements ou ses régimes de motorisation, engendre des perturbations angulaires qui détériorent la stabilisation de la ligne de visée Ldv du viseur optronique 1. Il est alors nécessaire de mettre en place un processus permettant de stabiliser l’image de manière précise et donc notamment de corriger la vitesse ou la position angulaire de la ligne de visée Ldv.

Le viseur est ainsi doté d’un correcteur 8 qui reçoit la donnée angulaire mesurée par les moyens de mesure 7 et qui agit sur les moyens de commande de manière à compenser les perturbations qui agissent sur le viseur 1.

Pour rejeter les perturbations vibratoires agissant sur le module de visée 2 et rendre ainsi la ligne de visée Ldv fixe dans un repère inertiel, il est nécessaire que la somme des couples, i.e. le couple moteur Cmot, le couple dû aux perturbations et le couple de frottement Cf dû aux roulements des cardans, appliqués au module de visée 2 soit nulle.

Pour cela, comme illustré sur laFIG. 2, il est classiquement connu d’utiliser une boucle d’asservissement 9 capable d’agir sur la donnée angulaire (vitesse ou position) de la ligne de visée Ldv. Chaque bloc de ladite boucle d’asservissement 9 peut être conçu comme un système, c’est-à-dire un ensemble de relations liant des entrées et des sorties qui peuvent être explicitées à l’aide de fonctions de transfert.

On pourra se référer au document FR 3 130 023 qui décrit un exemple d’asservissement adaptatif d’un viseur optronique capable de compenser les perturbations engendrées par un dispositif embarqué, tel qu’une machine à froid, susceptible d’influer sur la ligne de visée.

Le but de la boucle d’asservissement 9 est de permettre aux moyens de déplacement 4 et 5 de générer un couple Cmot qui compense notamment le couple de frottement Cf au niveau des cardans motorisés pour stabiliser l’orientation angulaire de la ligne de visée, lorsqu’un engin porteur embarquant le viseur bouge angulairement.

Tel que représentée sur la figure 2, la boucle d’asservissement 9 comporte une partie numérique comprenant un comparateur 10 assurant la comparaison entre une mesure échantillonnée y_mkde la donnée angulaire y_mmodélisée (position ou vitesse angulaire) de la ligne de visée et une référence y_ckpour délivrer une erreur d’asservissement à un correcteur K linéaire et invariant dans le temps, et une partie analogique comprenant des fonctions de transfert Hmot et Hcardan du moteur et des cardans, respectivement, et une fonction de transfert Hgyro modélisant la dynamique de la mesure de la donnée angulaire (position ou vitesse angulaire) de la ligne de visée.

La fonction de transfert Hgyro se base soit sur la mesure y de la position de la ligne de visée obtenue par un gyroscope, soit sur la mesure y de la vitesse angulaire de la ligne de visée obtenue par un gyromètre. La mesure de la donnée angulaire modélisée de la ligne de visée y_mpasse dès lors par un Convertisseur Analogique Numérique (CAN) et est ainsi échantillonnée pour délivrer une mesure échantillonnée y_mkau comparateur 10.

La fonction de transfert Hmot reçoit d’une part une tension de commande analogique u correspondant à une commande numérique u_kdélivrée par le correcteur K puis convertie par un Convertisseur Numérique Analogique (CNA) et, d’autre part, une tension analogique u_e correspondant à un retour de force contre-électromotrice obtenu à partir d’une constante de force contre électromotrice Ke appliquée à la vitesse de déplacement Ω de la ligne de visée.

Le couple électromécanique Cmot fourni par le moteur actionne les cardans modélisés par la fonction de transfert H_cardanafin de compenser ou annuler l’erreur ε_kdue notamment au couple perturbateur de frottements C_fdans les roulements des cardans.

L’implémentation logicielle du correcteur K se fait sous forme de combinaison (somme et/ou produit) de filtres linéaires numériques du second ordre. Il est linéaire et invariant dans le temps.

Le correcteur K est également calculé en vue de compenser un mode mécanique C qui apparait dans la fonction de transfert mécanique et donc a fortiori dans la fonction de transfert complète du viseur entre tension électrique u et mesure angulaire y. La fréquence de ce mode d’antirésonance varie en fonction de la température T du système mais le correcteur, qui est stationnaire, ne tient pas compte de cette variation, ce qui est susceptible de causer une instabilité de l’asservissement pour les variations importantes de température.

En effet, le gain de la fonction de transfert mécanique , entre le couple utile et la vitesse gyrométrique, en fonction de la fréquence, est donné par le diagramme de Bode illustré sur laFIG. 3.

Le gain de la fonction de transfert d’un correcteur de vitesse stationnaire , entre la vitesse gyrométrique et la tension électrique de commande du moteur, en fonction de la fréquence, est donné par le diagramme de Bode de laFIG. 4.

Le correcteur doit donc présenter une amplification locale destinée à compenser l’antirésonance présente dans la fonction de transfert mécanique du système à asservir à la fréquence fondamentale fv du mode d’antirésonance.

Le mode mécanique d’antirésonance présente toutefois une forte variabilité en fréquence en fonction de la température. Le correcteur synthétisé pour un système à température ambiante sans prise en compte de la variation fréquentielle du mode mécanique d’antirésonance est donc tout à fait inadapté pour des températures extrêmes. Dans ces conditions, la boucle d’asservissement peut devenir instable.

La variabilité du mode d’antirésonance en fonction de la température se répercute également dans la fonction de transfert électrique via le retour de force contre électromotrice, elle-même proportionnelle à la vitesse de déplacement angulaire de la ligne de visée.

Présentation de l’invention

Le but de l’invention est donc de palier les inconvénients précités et de proposer un viseur optronique pour engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, dans lequel les performances de la boucle d’asservissement restent optimales, malgré la présence d’un mode critique, notamment d’antirésonance qui apparaît dans le système mécanique asservi, ce mode critique ayant une fréquence fondamentale variable dans le système à asservir.

L’invention a donc pour objet un viseur optronique pour engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, comprenant :

un module de visée apte à être déplacé autour d’un premier axe et d’un second axe non parallèle au premier axe ;
des moyens de déplacement du module de visée autour du premier axe et du second axe ; et
une boucle d’asservissement pour asservir un paramètre de position du module de visée sur une consigne, comprenant un correcteur d’asservissement adaptatif apte à calculer une commande pour un dispositif commandé ayant un mode critique modifiant la réponse du dispositif.

Le viseur comprend des moyens aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique variable en fonction d’un paramètre de fonctionnement du dispositif commandé, le correcteur étant calculé à partir de la fréquence fondamentale déterminée pour compenser le mode critique.

On entend, par mode critique, un mode perturbant la réponse du dispositif commandé, tel qu’un mode résonant ou anti-résonant, à une fréquence propre, lorsqu’il est soumis à une commande, impliquant une amplification ou au contraire une atténuation à ladite fréquence.

Dans un mode de mise en œuvre, la fréquence fondamentale du mode critique est variable en fonction de la température, les moyens aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique comprenant un capteur de température et une table de correspondance entre des valeurs de température et des valeurs de fréquence fondamentale.

Dans un autre mode de mise en œuvre, la fréquence fondamentale du mode critique est estimée en fonction de la force contre-électromotrice produite par le dispositif commandé, en fonction d’une donnée représentant la vitesse angulaire du module de visée, les moyens aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique comprenant des moyens de calcul d’une fonction de transfert entre le courant alimentant le dispositif commandé et une tension de sortie du correcteur.

Dans divers modes de réalisation, le mode critique modifiant la réponse du dispositif est un mode mécanique d’antirésonance ou, en variante, un mode mécanique résonant.

Le paramètre de position asservi du module de visée peut être la position angulaire du module de visée ou la vitesse de déplacement du module de visée.

Avantageusement, le correcteur adaptatif comprend un correcteur Linéaire à Paramètres Variant (LPV).

Ledit correcteur adaptatif peut suivre une représentation d’état selon la formule suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif, u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif, f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode de résonance ou antirésonance.

Avantageusement, le correcteur Linéaire à Paramètres Variant (LPV) comprend les matrices d’état affines suivantes :

où A₀, B₀, C₀, D₀, A₁, B₁, C₁, D₁désignent des gains matriciels qui sont les paramètres sauvegardés en mémoire dudit correcteur.

Dans un autre mode de réalisation, le viseur optronique comprend en outre des moyens d’acquisition de la fréquence fondamentale de perturbations vibratoires engendrées par le fonctionnement d’au moins un dispositif du viseur, le correcteur adaptatif étant configuré pour recevoir en entrée ladite fréquence fondamentale des perturbations vibratoires et fournir en sortie une valeur de consigne de déplacement aux moyens de déplacement à partir de ladite fréquence fondamentale et de la fréquence fondamentale du mode critique.

Dans ce mode de réalisation, ledit correcteur adaptatif suit avantageusement une représentation d’état selon la formule suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif, u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif, f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode critique.

Pour un correcteur à commande LPV bi-paramètres, les matrices d’état (A, B, C, D) sont affines en et et s’écrivent sous la forme :

où A0, B0, C0, D0, A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2 désignent des gains matriciels qui sont les paramètres sauvegardés en mémoire d’un logiciel qui implémente ledit correcteur adaptatif K( ).

L’invention a également pour objet un engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, comprenant un viseur optronique tel que défini ci-dessus.

Brève description des figures

D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemples non limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

FIG. 1est une vue schématique d’un viseur optronique selon l’art antérieur ;

FIG. 2est un diagramme représentant le fonctionnement d’un viseur optronique selon l’art antérieur ;

FIG. 3etFIG. 4sont des diagrammes de Bode illustrant respectivement le gain de la fonction de transfert mécanique , entre le couple utile et la vitesse gyrométrique, en fonction de la fréquence, et le gain de la fonction de transfert d’un correcteur de vitesse stationnaire , entre la vitesse gyrométrique et la tension électrique de commande du moteur, en fonction de la fréquence ;

FIG. 5est une vue schématique d’un viseur optronique selon l’invention ;

FIG. 6est un diagramme représentant le fonctionnement d’un viseur optronique selon l’invention ;

FIG. 7est une vue schématique d’un viseur optronique selon un autre mode de réalisation de l’invention ;

FIG. 8est un diagramme représentant le fonctionnement du viseur optronique de laFIG. 7; et

FIG. 9est un diagramme illustrant un viseur optronique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention.

FIG. 10est un diagramme illustrant un viseur optronique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention.

Description détaillée de l’invention

On se réfère tout d’abord aux figures 5 et 6 qui représentent respectivement un exemple de réalisation d’un viseur optronique et d’un diagramme de fonctionnement d’un tel viseur selon l’invention.

Un tel viseur est destiné à équiper un véhicule aérien, marin ou terrestre, par exemple un aéronef tel qu’un hélicoptère.

Le viseur optronique, désigné par la référence numérique générale 12 comprend notamment :

un module de visée 13 apte à être déplacé autour d’un premier axe X et d’un deuxième axe Y, pouvant être non perpendiculaires ou perpendiculaires, respectivement horizontal et vertical,

des moyens de déplacement 14 et 15 du module de visé 13 autour du premier axe X et du second axe Y, constitués par des moteurs pilotés par des commandes CI et CII délivrées par un correcteur adaptatif 16, et

des moyens de mesure 17 en continu d’une donnée angulaire représentant la position du module de visée 13 autour des premier et deuxième axes, comprenant un gyroscope, dans le cas d’une mesure de position angulaire, ou un gyromètre, dans le cas d’une mesure de vitesse angulaire.

Les moyens de mesure délivrent soit des mesures de positions angulaires θ_Xet θ_Yde la ligne de visée L_dVdu module de visée 13, suivant les axes X et Y, soit des mesures de vitesses angulaires Ω_Xet Ω_Yde la ligne de visée L_dV, suivant les axes X et Y.

Comme dans l’état de la technique, le module de visée 13 est monté sur un support 18 fixé au véhicule aérien, marin ou terrestre.

En se référant à laFIG. 6, le viseur optronique 12 comprend une boucle d’asservissement 20 destinée à asservir un paramètre de position du module de visée 13, notamment la position angulaire absolue θ_Xet θ_You la vitesse angulaire absolue Ω_Xet Ω_Yde la ligne de visée L_dVsuivant les axes X et Y sur une consigne de position y_c.

Cette boucle d’asservissement 20 comprend une partie numérique comportant un comparateur 21 assurant la comparaison entre la consigne y_cket une mesure échantillonnée y_mkde la donnée angulaire modélisée (position ou vitesse angulaire) de la ligne de visée pour délivrer une erreur d’asservissement Ɛk au correcteur K).

La partie analogique de la boucle d’asservissement 20 comprend les fonctions de transfert H_motet H_cardandu moteur et des cardans, respectivement, et la fonction de transfert H_gyromodélisant la dynamique de la mesure de la donnée de mesure angulaire ou de vitesse y de la ligne de visée.

Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence à laFIG. 2, la mesure de la donnée angulaire modélisée de la ligne de visée y_mpasse par un convertisseur analogique numérique (CAN) et est ainsi échantillonnée pour délivrer une mesure échantillonnée y_mkau comparateur 21.

De même, la fonction de transfert H_motreçoit, d’une part, la tension de commande analogique u correspondant à une commande numérique u_kdélivrée par le correcteur K( puis convertie par un convertisseur numérique analogique CNA et, d’autre part, une tension analogique u_ecorrespondant à la force contre-électromotrice obtenue à partir d’une constante de force contre-électromotrice Ke appliquée, à la vitesse angulaire Ω de la ligne de visée.

Le couple électromécanique C_motfournit par le moteur actionne les cardans modélisés par la fonction de transfert H_cardanafin de compenser ou annuler l’erreur Ɛ_kdue au couple perturbateur de frottement Cf dans les roulements des cardans, mais également un mode mécanique critique qui apparait dans la fonction de transfert H_cardan.

Le mode mécanique critique est en premier lieu un mode d’antirésonance qui, comme indiqué précédemment en référence aux figures 3 et 4, crée une atténuation dans la fonction de transfert du système mécanique asservi, et dans la fonction de transfert globale du système électromécanique asservi, y compris les cardans et les moteurs.

Toutefois, on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque le mode critique est un mode mécanique de résonnance du dispositif commandé qui conduit à une surtension dans la fonction de transfert électromécanique.

Dans la suite de la description, on considérera que l’asservissement assure la compensation du mode critique d’antirésonance.

Comme indiqué précédemment, la fréquence du mode critique d’antirésonance varie en fonction de la température T.

Le correcteur K ( ) est linéaire et variant dans le temps. Il est configuré de manière à compenser dynamiquement le mode d’antirésonance compris dans la fonction de transfert H_cardanet qui a une fréquence fondamentale variant dans le temps.

La boucle d’asservissement 20 comporte ainsi des moyens aptes à déterminer la fréquence fondamentale du mode d’anti-résonnance comprenant un capteur de température 22 et une table de correspondance 23 dans laquelle sont stockées des valeurs de fréquence fondamentale en fonction de la température T. La table de correspondance 23 reçoit donc, en entrée, une valeur numérique de température k résultant de l’échantillonnage de la valeur de température mesurée T par un convertisseur analogique numérique CAN. Elle délivre, en sortie, une fréquence fondamentale correspondant à la température mesurée au correcteur K pour en déduire une commande numérique u_k.

A partir de la fréquence fondamentale ainsi déterminée en fonction de la température, le correcteur est calculé de manière à compenser le mode d’antirésonance. Les calculs opérés par le correcteur adaptatif utilisent avantageusement une commande Linéaire à Paramètres Variant (LPV).

Dans le cas d’un correcteur à commande LPV, une représentation d’état minimale du système K( ) est désigné par (A, B, C, D) avec A , B , C et D . L’implémentation logicielle sous forme d’état du correcteur adaptatif K( ) se fait selon la relation suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur adaptatif, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif, u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif (sortie du correcteur adaptatif), f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode de résonance ou antirésonance.

Pour un correcteur à commande LPV à paramètre unique, les matrices d’état (A, B, C, D) sont affines en et s’écrivent sous la forme :

où A0, B0, C0, D0, A1, B1, C1, D1 désignent des gains matriciels qui sont les paramètres sauvegardés en mémoire d’un logiciel qui implémente ledit correcteur adaptatif K( ).

On a représenté sur les figures 7 et 8 un autre mode de réalisation d’un viseur optronique conforme à l’invention.

Sur ces figures, des éléments identiques à ceux décrits précédemment en référence aux figures 5 et 6 sont désignés par les mêmes références numériques.

Dans ce mode de réalisation, les moyens aptes à déterminer la fréquence fondamentale du mode d’anti-résonnance comprennent des moyens de calcul 24 d’une fonction de transfert g(U,I) entre le courant I alimentant le dispositif commandé, à savoir le moteur 14 ou le moteur 15, et la tension électrique numérique U générée par le correcteur d’asservissement. Le courant est par exemple mesuré à l’aide d’un capteur de courant 25.

Le retour de force contre-électromotrice provoque une perturbation dans la fonction de transfert globale, en particulier dans la fonction du transfert du moteur Hmot, cette force contre-électromotrice étant liée à la vitesse angulaire de la ligne de visée, introduisant un mode d’antirésonance dans la fonction de transfert.

La fonction de transfert g(U,I) entre le courant d’alimentation du moteur et la tension numérique de sortie du correcteur permet ainsi d’identifier en temps réel la fréquence fondamentale fv du mode d’anti-résonnance, laquelle est fournie au correcteur adaptatif pour calculer la tension de commande pour les moteurs 14 et 15 pilotant le déplacement du module de visée.

La fréquence du mode d’anti-résonnance peut être identifiée soit par recherche d’un minimum local sur un rapport de Transformée de Fourrier Rapide FFT ou de Densité Spectrale de Puissance PSD, ou encore par identification d’une fonction de transfert via une méthode des moindres carrés récursifs dont les paramètres permettent de calculer la fréquence de résonnance.

On notera enfin que dans les modes de réalisation décrits précédemment en référence aux figures 5 à 8, le correcteur adaptatif LPV est mono-paramètre, en ce qu’il est calculé à partir d’une fréquence fondamentale permettant de compenser le mode d’antirésonance, ladite fréquence fondamentale dépendant d’un paramètre tel que la température, dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, ou en fonction de la force contre-électromotrice produite par le dispositif commandé, dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, selon la position angulaire ou la vitesse de déplacement du module de visée.

Le correcteur peut toutefois tenir compte de plusieurs paramètres. Il peut en effet tenir compte de la fréquence du mode mécanique d’anti-résonnance, mais également d’autre sources de perturbations pour la ligne de visée, dont la fréquence propre varie. Il peut par exemple s’agir d’une machine à froid intégrée au viseur optique qui est destinée à refroidir le ou les modules de visée et, en particulier, les modules de visées qui intègrent un senseur optique à infrarouge qui nécessite un contrôle de température.

Une machine à froid génère en effet des perturbations sinusoïdales dont la fréquence varie en fonction de la température requise pour refroidir le module de visée qui dépend elle-même de la température de l’environnement extérieur.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 9 et 10, qui correspondent respectivement à une compensation des perturbations produites par le retour de force contre-électromotrice (figure 9) et à une compensation du mode d’anti-résonnance dont la fréquence fondamentale varie en fonction de la température (figure 10), la tension de commande numérique u_kest élaborée par le correcteur à partir de la fréquence fondamentale du mode d’antirésonance et à partir de la fréquence fondamentale des perturbations vibratoires engendrées par le fonctionnement du ou des dispositifs 26 du viseur engendrant les perturbations

La fréquence de ces sources de perturbations et , qui sont indépendantes et proviennent de phénomènes différents sont acquises en parallèle par des moyens distincts et indépendants.

La fréquence fondamentale des perturbations vibratoires peut être fournie via un module 27 de communication aux moyens de calcul 24 (FIG. 9) ou à la table de correspondance 23 (FIG. 10)

Dans le cas d’un correcteur à commande LPV bi-paramètres, une représentation d’état minimale du système K( ) est désignée par (A, B, C, D) avec A , B , C et D .. L’implémentation logicielle sous forme d’état du correcteur adaptatif K( ) se fait selon la relation suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur adaptatif, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif, u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif (sortie du correcteur adaptatif), f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode de résonance ou antirésonance, f’_minet f’_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel de la machine à froid.

On notera enfin que dans les modes de réalisation qui viennent d’être décrits, le viseur comporte un correcteur qui est calculé de manière à compenser le mode d’anti-résonnance du dispositif commandé.

Comme indiqué précédemment, l’invention s’applique également à la compensation d’un mode mécanique de résonnance du dispositif commandé qui conduit à une surtension dans la fonction de transfert électromécanique et donc en intégrant une anti-résonnance dans le correcteur d’asservissement.

Dans le cas de la compensation d’un mode mécanique de résonnance, il est, de même, procédé à une détermination de la fréquence fondamentale du mode de résonnance, le correcteur étant calculé à partir de la fréquence fondamentale déterminée pour compenser le mode de résonnance.

Claims

Viseur optronique pour engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, comprenant :
un module de visée (13) apte à être déplacé autour un premier axe (X) et d’un second axe (Y) non parallèle au premier axe ;

des moyens (14, 15) de déplacement du module de visée autour du premier axe et du second axe ; et

une boucle d’asservissement (20) pour asservir un paramètre de position du module de visée sur une consigne, comprenant un correcteur d’asservissement adaptatif (16) apte à calculer une commande (CI, CII) pour un dispositif commandé ayant un mode critique modifiant la réponse du dispositif, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens (22, 23 ; 24, 25) aptes à déterminer une fréquence fondamentale ( ) du mode critique variable en fonction d’un paramètre de fonctionnement du dispositif commandé, le correcteur étant calculé à partir de la fréquence fondamentale déterminée pour compenser le mode critique.
Viseur optronique selon la revendication 1, dans lequel la fréquence fondamentale du mode critique est variable en fonction de la température, les moyens aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique comprenant un capteur de température (22) et une table de correspondance (23) entre des valeurs de température et des valeurs de fréquence fondamentale.
Viseur optronique selon la revendication 1, dans lequel la fréquence fondamentale ( ) du mode critique est estimée via la force contre-électromotrice produite par le dispositif commandé, en fonction d’une donnée représentant la vitesse angulaire du module de visée, les moyens aptes à déterminer une fréquence fondamentale du mode critique comprenant des moyens (24) de calcul d’une fonction de transfert entre le courant alimentant le dispositif commandé et une tension de sortie du correcteur.
Viseur optronique selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel le mode critique modifiant la réponse du dispositif est un mode mécanique d’antirésonance.
Viseur optronique selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel le mode critique modifiant la réponse du dispositif est un mode mécanique résonant.
Viseur optronique selon l’une quelconque des revendication 1 à 5, dans lequel le paramètre de position asservi du module de visée est la position angulaire du module de visée (13).
Viseur optronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le paramètre de position asservi du module de visée est la vitesse de déplacement du module de visée (13).
Viseur optronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le correcteur adaptatif comprend un correcteur Linéaire à Paramètres Variants (LPV).
9 Viseur optronique selon la revendication 8, dans lequel ledit correcteur adaptatif (16) suit une représentation d’état selon la formule suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif (16), u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif (16), f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode critique.
10. Viseur optronique selon la revendication 8 ou 9, dans lequel ledit correcteur Linéaire à Paramètres Variant (LPV) comprend les matrices d’état affines suivantes :

où A₀, B₀, C₀, D₀, A₁, B₁, C₁, D₁désignent des gains matriciels qui sont les paramètres sauvegardés en mémoire dudit correcteur.
11. Viseur optronique selon une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre des moyens d’acquisition de la fréquence fondamentale de perturbations vibratoires engendrées par le fonctionnement d’au moins un dispositif (26) du viseur, le correcteur adaptatif étant configuré pour recevoir en entrée ladite fréquence fondamentale des perturbations vibratoires ( ) et fournir en sortie une valeur de consigne de déplacement aux moyens de déplacement à partir de ladite fréquence fondamentale des perturbations vibratoires et de la fréquence fondamentale du mode critique ( ).
12. Viseur optronique selon la revendication 11, dans lequel ledit correcteur adaptatif (16) suit une représentation d’état selon la formule suivante :

où x_k est la variable d’état du correcteur, est l’erreur d’asservissement en entrée du correcteur adaptatif (16), u_kest la commande numérique des moyens de déplacement calculée par le correcteur adaptatif (16), f_minet f_maxsont deux fréquences bornant la fréquence fondamentale en temps réel du mode critique.
13. Viseur optronique selon la revendication 12, dans lequel ledit correcteur Linéaire à Paramètres Variant (LPV) comprend les matrices d’état affines suivantes

où A₀, B₀, C₀, D₀, A₁, B₁, C₁, D₁ _,A2, B2, C2, D2 désignent des gains matriciels qui sont les paramètres sauvegardés en mémoire dudit correcteur.
14. Engin motorisé tel qu’un véhicule aérien, marin ou terrestre, comprenant un viseur optronique selon une quelconque des revendications 1 à 13.