PROCEDE DE CONTROLE D'UN VERIN

METHOD FOR CONTROL OF A CYLINDER

English Abstract

The invention relates to a method for control of a cylinder (12), comprising the following steps: providing a cylinder that has a piston (22), a servo valve (14), and a measuring device (16) that comprises at least one first position sensor (28) and one second position sensor (30); taking position measurements (X1, X2) of the piston simultaneously with the first position sensor and with the second position sensor; determining at least one first travel speed (v1) of the piston on the basis of the position measurements of the piston taken with the first position sensor; determining at least one second travel speed (v2) of the piston on the basis of the position measurements of the piston taken with the second position sensor; and comparing each of the first and second determined travel speeds (v1, v2) of the piston with a modeled (vmod) or a predetermined travel speed of the piston so as to ascertain which is the more reliable position sensor.

French Abstract

Procédé de contrôle d'un vérin (12) comprenant des étapes selon lesquelles on fournit un vérin comprenant un piston (22), une servovalve (14) et un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un premier capteur de position (28) et un second capteur de position (30), on réalise des mesures de position (X1,X2) du piston simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur de position, on détermine au moins une première vitesse de déplacement (v1) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de position, on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement (v2) du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position, et on compare chacune des première et seconde vitesses déterminées de déplacement (v1,v2) du piston avec une vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de position le plus fiable.

Claims

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Revendications
1. Procédé de contrôle d'un vérin (12), comprenant des étapes selon
lesquelles :
- on fournit un vérin comprenant un corps de vérin (20) et un piston
(22) mobile en translation à l'intérieur du corps de vérin;
- on fournit une servovalve (14) configurée pour réguler l'énergie
fournie audit vérin, de manière à contrôler la position du piston dans
le corps du vérin;
- on fournit un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un
premier capteur de position (28) et un second capteur de position
(30);
- on réalise des mesures de position (Xi,X2) du piston dans le corps
de vérin simultanément avec le premier capteur de position et le
second capteur de
position;
- on détermine au moins une première vitesse de déplacement (vi)
du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec
le premier capteur de
position ;
- on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement (v2)
du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec
le second capteur de
position ;
- on détecte la présence d'au moins un capteur de position
défectueux ; puis
- lorsque la présence d'un capteur de position défectueux est
détectée, on compare chacune des première et seconde vitesses
déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de
déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston, de
manière à identifier le capteur de position le plus fiable.
2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, dans lequel la
comparaison desdites première et seconde vitesses déterminées de
déplacement (vi,v2) du piston avec ladite vitesse de déplacement
modélisée (vmod) du piston comprend une étape de calcul d'un facteur
de comparaison R et la détermination du signe dudit facteur de
comparaison.

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3. Procédé de contrôle selon la revendication 2, dans lequel le facteur
de comparaison R est calculé d'après l'équation suivante :
<IMG>
., .,
OU v1 et v2 sont les première et seconde vitesses déterminées de
déplacement du piston et vmod est la vitesse de déplacement
modélisée du piston.
4. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
dans lequel le piston est configuré pour délimiter une première
chambre (24) et une seconde chambre (26) à l'intérieur du corps de
piston (20) et dans lequel la vitesse de déplacement modélisée (vmod)
du piston est fonction d'une différence de pression modélisée entre
lesdites première et seconde chambres.
5. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
dans lequel la vitesse de déplacement modélisée du piston est
fonction d'un courant d'alimentation (i) de la servovalve (14).
6. Procédé de contrôle selon la revendication 5, dans lequel la vitesse
de déplacement modélisée (vmod) du piston est fonction d'un courant
d'équilibre (ieq) déterminé par application d'une fonction de filtrage du
premier ordre audit courant d'alimentation (i) de la servovalve (14).
7. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
dans lequel on détecte la présence d'un capteur de position
défectueux à partir des mesures (Xi,X2) de position du piston
obtenues respectivement avec le premier capteur de position (28) et
avec le second capteur de position (30).
8. Procédé de contrôle selon la revendication 7, dans lequel l'étape de
détection de la présence d'un capteur de position défectueux
comprend une étape selon laquelle on détermine l'écart entre les
mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur de
position et les mesures de position du piston obtenues avec le second
capteur de position.

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9. Procédé de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce que
l'étape de détection de la présence d'un capteur de position
défectueux comprend en outre des étapes selon lesquelles on calcule
la variance dudit écart et on compare ladite variance à un seuil de
détection prédéterminé.
10. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
dans lequel on déclenche un compteur à partir de la détection de la
présence d'un capteur de position défectueux et dans lequel on
interrompt l'étape de comparaison des première et seconde vitesses
déterminées de déplacement (vi,v2) du piston avec une vitesse de
déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston lorsque la
valeur du compteur est supérieure à un seuil de compteur.
11. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, dans lequel on sélectionne le capteur de position identifié comme
étant le plus fiable et dans lequel on régule la position du piston à
l'aide des mesures de position du piston fournies par ledit capteur de
position sélectionné.
12. Procédé de contrôle selon la revendication 11, dans lequel on réalise
une étape de détection supplémentaire de la présence d'un capteur
de position défectueux et on réalise l'étape de sélection du capteur de
position le plus fiable si un capteur de position défectueux a été
détecté lors de l'étape de détection supplémentaire.
13. Procédé de contrôle selon la revendication 12, dans lequel l'étape de
détection supplémentaire de la présence d'un capteur de position
défectueux comprend une étape de calcul de l'écart entre les mesures
de position du piston (Xi,X2) obtenues respectivement avec le
premier capteur de position (28) et avec le second capteur de
position (30) et dans lequel on réalise l'étape de sélection du capteur
de position le plus fiable si la valeur absolue dudit écart est
supérieure à un seuil de détection supplémentaire prédéterminé.
14. Dispositif de contrôle (10) d'un vérin (12) comprenant un corps de
vérin (20) et un piston (22) mobile en translation à l'intérieur du
corps de vérin, le dispositif de contrôle comprenant :

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- une servovalve (14) configurée pour réguler l'énergie
fournie au vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le
corps du vérin
;
- un dispositif de mesure (16) comprenant au moins un
premier capteur de position (28) et un second capteur de position
(30), le capteur de position étant configurés pour réaliser
simultanément des mesures de position du piston dans le corps du
vérin ; et
- un module de traitement (18) configuré pour déterminer
au moins une première vitesse de déplacement (vi) du piston à partir
des mesures de position du piston obtenues avec le premier capteur
de position et configuré pour déterminer au moins une seconde
vitesse de déplacement (v2) du piston à partir des mesures de
position du piston obtenues avec le second capteur de position, le
module de traitement étant configuré pour détecter la présence d'un
capteur de position défectueux et pour comparer lesdites première et
seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec une
vitesse de déplacement modélisée (vmod) ou prédéterminée du piston,
lorsque la présence d'un capteur de position défectueux est détectée.

Description

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Description
Titre de l'invention : Procédé de contrôle d'un vérin
Domaine Technique
La présente invention concerne le domaine du contrôle des vérins, et
notamment des vérins permettant d'actionner des organes mobiles d'une
turbomachine à géométrie variable.
Dans le domaine de l'aéronautique, les turbomachines des aéronefs
comprennent des organes appelés géométries variables . Une géométrie
variable d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur est un organe mobile
dont la position peut être commandée pour agir sur la circulation d'un fluide
dans le turboréacteur, par exemple sur le flux de gaz dans la veine de flux
primaire d'un turboréacteur à double flux, afin de contrôler le comportement
du turboréacteur. Les géométries variables peuvent être par exemple des
vannes ou des aubes mobiles, telles que des vannes de décharge d'air aussi
communément désignées par VBV (pour Variable Bleed Valve) ou des aubes
d'un aubage statorique à calage variable. Les vannes peuvent être aussi des
vannes de réglage de débit d'air de refroidissement de carters de turbines,
dans un système de réglage des jeux aux sommets des aubes de turbine par
rétractation thermique des carters, afin d'optimiser la consommation de
carburant.
Technique antérieure
Les vérins comprennent traditionnellement un piston mobile en
translation dans un corps de vérin. On connait des vérins munis de capteurs
de position et commandés par des servovalves, afin d'asservir la position du
piston dans le corps dudit vérin. Un tel ensemble formé par un vérin, une
servovalve et une pluralité de capteurs de position est également appelé
servovérin. La servovalve forme un organe de contrôle du vérin, par exemple
configuré pour réguler la pression ou le débit de fluide alimentant ledit
vérin,
afin de réguler la position du piston dans le corps du vérin.
Il est connu d'utiliser des dispositifs de mesure afin de mesurer la
position du piston dans le corps du vérin. Lesdits dispositifs de mesure
comprennent traditionnellement, et pour des raisons de sécurité, deux
capteurs de position redondants configurés pour mesurer simultanément et
indépendamment l'un de l'autre la position dudit piston. La position du piston
dans le corps du vérin est alors généralement régulée à partir d'une

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moyenne des mesures de position du piston fournies par les deux capteurs
de position.
Un inconvénient de ce type de procédé est qu'en cas de panne ou de
dérèglement d'un des deux capteurs de position entrainant des dérives ou
des biais d'amplitudes, l'asservissement de la position du piston dans le
corps
du vérin est perturbé, ceci même dans les cas où ladite moyenne n'est que
légèrement impactée. En conséquence, la position du piston dans le corps du
vérin n'est pas régulée précisément. Ainsi, lorsque le vérin est utilisé pour
actionner des géométries variables d'une turbomachine telles que par
exemple des VSV (pour Variable Stator Valve) qui sont des aubes à calage
variable dans un aubage statorique (appelé redresseur) d'un compresseur
haute pression, ceci entraine des perturbations dans le contrôle desdites
aubes qui ont la forme d'ailettes, risquant de les endommager, notamment
du fait que le compresseur risque d'amorcer un pompage. Le contrôle de la
turbomachine elle-même est également perturbé par le déficit de contrôle
des VSV ou encore des VBV, risquant d'entrainer des pertes de contrôle en
puissance (Loss of Thrust Control en langue anglaise), ce qui n'est pas
souhaitable.
Exposé de l'invention
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de
contrôle d'un vérin remédiant aux problèmes précités.
Pour ce faire, l'invention porte sur un procédé de contrôle d'un vérin,
comprenant des étapes selon
lesquelles :
- on fournit un
vérin comprenant un corps de vérin et un piston
mobile en translation à l'intérieur du corps de vérin;
- on fournit une servovalve configurée pour réguler l'énergie
fournie audit vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le
corps
du
vérin;
- on fournit un
dispositif de mesure ayant au moins un premier
capteur de position et un second capteur de position ;
- on réalise des mesures de position du piston dans le corps de
vérin simultanément avec le premier capteur de position et le second capteur
de
position;
- on détermine au
moins une première vitesse de déplacement
du piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le
premier capteur de
position ;

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- on détermine au moins une seconde vitesse de déplacement du
piston à partir des mesures de position du piston obtenues avec le second
capteur de position ; et
- on compare chacune des première et seconde vitesses
déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de déplacement
modélisée ou prédéterminée du piston, de manière à identifier le capteur de
position le plus fiable.
De manière non limitative, le vérin peut être un vérin pneumatique ou
hydraulique et est de préférence un vérin double effet. Toujours de manière
non limitative, le vérin peut être utilisé pour actionner des aubes à calage
variable dans un aubage statorique d'un compresseur haute pression d'une
turbomachine.
La servovalve contrôle l'alimentation du vérin, par exemple en fluide, à
partir d'un signal de commande électronique qu'elle reçoit en entrée, afin de
commander le déplacement du piston dans le corps du vérin et de réguler la
position dudit piston.
Chacun des capteurs de position forme un organe de mesure distinct.
De manière non limitative, il peut s'agir de capteurs de position inductifs ou
magnétiques. Ces capteurs de position peuvent être des capteurs
électroniques passifs de déplacements linéaires (ou LVDT, pour Linear
Variable Differential Transformer en langue anglaise).
L'ensemble formé par le vérin, la servovable et le dispositif de mesure
forme un servo-vérin permettant d'asservir la position du vérin dans le corps
de vérin. En d'autres mots, la position du vérin est corrigée à partir des
mesures de position fournies par les capteurs et d'une consigne de position
du piston.
Les premier et second capteurs de position sont identiques et placés
dans des conditions de mesure similaires afin de réaliser les mesures de
position du piston. Ces mesures sont effectuées au même instant. Aussi, en
fonctionnement normal des deux capteurs de position, les mesures de
position qu'ils fournissent sont sensiblement identiques.
La vitesse modélisée ou prédéterminée sert de référence et est
considérée comme étant la vitesse réelle et exacte du piston, qui serait
mesurée par un capteur de position parfait.
Par capteur de position le plus fiable, on entend le capteur de position
dont les mesures de position sont les plus précises et les plus conformes à la
position réelle du piston dans le corps de vérin. Le capteur de position le
plus

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fiable est celui fournissant des mesures de position permettant de déterminer
une vitesse de déplacement du piston la plus proche de la vitesse de
déplacement modélisée ou prédéterminée.
Afin de les comparer, les première et seconde vitesses de
déplacement et la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du
piston sont avantageusement considérées dans des conditions de
fonctionnement similaires, par exemple en réponse à un signal de commande
de la servovalve donné.
Le procédé selon l'invention permet d'identifier le capteur de position
le plus fiable rapidement, précisément et avec un minimum de mesures à
réaliser. Il est alors possible de réguler la position du piston à partir des
mesures de position fournies par ledit capteur de position identifié comme
étant le plus fiable. L'asservissement de la position du piston est donc
amélioré par rapport aux procédés de l'art antérieur dans lesquels la position
du piston est régulée à partir d'une moyenne des mesures de position des
deux capteurs de position.
La position du piston est contrôlée plus précisément de sorte que le
procédé selon l'invention réduit le risque d'endommagement d'au moins une
géométrie variable actionnée par le vérin dans la turbomachine. Le procédé
selon l'invention permet en outre de s'affranchir des pertes de contrôle en
puissance.
Un intérêt du procédé selon l'invention est également de cibler un
capteur de position défectueux parmi les deux capteurs de position, afin de
ne pas réguler la position du piston à partir des mesures de position fournies
par ce capteur défectueux et éventuellement de le remplacer.
L'identification du capteur de position défectueux permet en outre
d'aider la maintenance et apporte ainsi un gain de temps substantiel,
puisqu'il n'y a plus besoin de rechercher la panne par d'autres moyens.
Dans la variante où les première et seconde vitesses de déplacement
du piston sont comparées avec une vitesse de déplacement modélisée du
piston, ladite vitesse de déplacement modélisée du piston est de préférence
déterminée à partir d'un modèle préétabli de fonctionnement de l'ensemble
formé par la servovalve et le vérin. Ce modèle est considéré comme
traduisant le fonctionnement normal, sans incident, de cet ensemble. Ce
modèle de vitesse du piston a notamment pour avantage d'être très précis et
facile à mettre en oeuvre, et en particulier beaucoup plus précis et facile à
mettre en oeuvre que les modèles de position du piston du vérin.

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En effet, l'ensemble formé de la servovalve et du vérin se comporte
comme un intégrateur. Aussi, il est difficile d'estimer la position du piston
à
partir d'un modèle de position et de comparer des positions mesurées à une
telle position modélisée. La comparaison des vitesses de déplacement du
5 piston, obtenues à partir de mesures de position, avec une vitesse de
déplacement modélisée est plus aisée.
L'utilisation d'une vitesse modélisée permet donc d'identifier plus
rapidement et efficacement le capteur de position le plus fiable.
Dans la variante où les première et seconde vitesses de déplacement
du piston sont comparées avec une vitesse de déplacement prédéterminée
du piston, ladite vitesse de déplacement prédéterminée peut être extraite
d'une table de valeurs caractéristiques de vitesses de déplacement du piston,
par exemple dans des conditions normales de fonctionnement. Cette vitesse
de déplacement prédéterminée peut être stockée dans une mémoire interne
du dispositif de mesure.
De préférence, on répète les étapes de détermination des première et
seconde vitesses de déplacement du piston sur une durée choisie de manière
à déterminer une pluralité de premières et secondes vitesses de déplacement
du piston. On compare alors l'ensemble des premières et secondes vitesses
ainsi déterminées de déplacement du piston avec une pluralité de vitesses de
déplacement modélisées ou prédéterminées du piston.
De préférence, la comparaison desdites première et seconde vitesses
déterminées de déplacement du piston avec ladite vitesse de déplacement
prédéterminée ou modélisée du piston comprend une étape de calcul d'un
facteur de comparaison R et la détermination du signe dudit facteur de
comparaison. De manière non limitative, un facteur de comparaison positif
indique que le premier capteur de position est le plus fiable et un facteur de
comparaison négatif indique que le second capteur de position est le plus
fiable ou inversement.
De préférence, le facteur de comparaison R est calculé d'après
l'équation suivante :
[Math. 1]
R vmodl ¨ 11;2 ¨ tintod
Où v1 et v2 sont les première et seconde vitesses déterminées de
déplacement du piston dans le corps du vérin et Vmod est la vitesse de
déplacement prédéterminée ou modélisée du piston.

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L'intégration se fait de préférence sur une période de temps choisie,
de sorte que le facteur de comparaison traduit une comparaison des
première et seconde vitesses de déplacement du piston avec la vitesse de
déplacement modélisée du piston sur ladite période de temps choisie.
L'utilisation de l'intégrale permet de s'affranchir des aberrations de mesure
et
du bruit pouvant apparaitre lors de la détermination desdites première et
seconde vitesses de déplacement du piston. La précision de la comparaison
et donc l'identification du capteur de position le plus fiable sont donc
améliorées.
Le facteur de comparaison est de préférence conservé en mémoire.
Avantageusement, le piston est configuré pour délimiter une première
chambre et une seconde chambre à l'intérieur du corps de piston et la
vitesse de déplacement modélisée du piston est fonction d'une différence de
pression modélisée entre lesdites première et seconde chambres.
Dans le cas où le vérin est utilisé comme actionneur au sein d'une
turbomachine comprenant une chambre d'injection, la différence de pression
modélisée peut être fonction d'un débit modélisé de carburant injecté dans la
chambre de combustion de la turbomachine ainsi que de la pression en
amont de la chambre de combustion.
De préférence, la vitesse de déplacement modélisée du piston est
fonction d'un courant d'alimentation de la servovalve. Ce courant est
également appelé courant de wrap.
De manière avantageuse, la vitesse de déplacement modélisée du
piston est fonction d'un courant d'équilibre déterminé par application d'une
fonction de filtrage du premier ordre audit courant d'alimentation de la
servovalve. L'utilisation dudit courant d'équilibre permet d'obtenir un modèle
de vitesse de déplacement du piston particulièrement précis.
La vitesse de déplacement modélisée du piston est de préférence
déterminée d'après la relation suivante :
[Math. 2]
19 in 0 d K LIP I (i eq)
où i est
le courant d'alimentation de la servovalve, i eq est le courant
d'équilibre, AP est la différence de pression modélisée entre lesdites
première
et seconde chambres. K est un gain pouvant être déterminé par régression
linéaire à partir de la vitesse de déplacement modélisée du piston, du
courant d'alimentation de la servovalve et de ladite différence de pression.

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Préférentiellement, on réalise une étape préalable de détection de la
présence d'au moins un capteur de position défectueux et on réalise l'étape
de comparaison des première et seconde vitesses déterminées de
déplacement du piston avec la vitesse de déplacement modélisée ou
prédéterminée du piston lorsque la présence d'un capteur de position
défectueux est détectée.
Par défectueux, on entend un capteur de position dont les mesures de
position du piston du vérin sont particulièrement aberrantes par rapport à la
position réelle du piston dans le corps du vérin et ne sont donc pas
satisfaisantes. Il peut notamment s'agir d'un capteur de position en panne,
déréglé ou mal calibré. La panne d'un capteur de position entraine
généralement une dérive des mesures de position qu'il fournit.
L'étape de comparaison permet d'identifier le capteur de position
fournissant les mesures de position du piston les plus précises et les plus
conformes avec la position réelle du piston dans le corps du vérin, parmi les
deux capteurs de position. Si un capteur de position est défectueux tandis
que l'autre fonctionne correctement, le capteur de position fonctionnant
correctement sera identifié comme étant le plus fiable. Dans le cas où les
deux capteurs de position sont défectueux, le capteur de position le moins
défectueux sera identifié comme étant le plus fiable.
L'étape de détection permet de ne réaliser l'étape de comparaison que
lorsqu'une panne d'un des capteurs de position est détectée. Ceci permet de
ne pas réaliser l'étape de comparaison de manière permanente et d'identifier
le capteur de position le plus fiable uniquement lorsque cela est nécessaire.
Un intérêt est d'économiser des ressources de calcul. En outre, l'étape de
comparaison n'est réalisée que sur un intervalle de temps restreint,
facilitant
l'identification de la panne, à partir d'un nombre réduit de mesures de
position du piston. L'identification du capteur de position le plus fiable est
améliorée.
De manière non limitative, la présence d'un capteur de position
défectueux peut être détectée par l'observation de mesures de position
particulièrement aberrantes fournies par l'un des capteurs de position ou
encore par l'observation d'une défaillance ou d'un incident dans le contrôle
de la position du piston du vérin. L'étape de détection permet
avantageusement de détecter une défaillance ou un dérèglement très léger
d'un des capteurs, par exemple de faibles biais d'amplitudes ou des dérives
lentes.

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De préférence, on détecte la présence d'un capteur de position
défectueux à partir des mesures de position du piston obtenues
respectivement avec le premier capteur de position et avec le second capteur
de position. La présence d'un capteur de position défectueux est
avantageusement détectée par observation d'une divergence entre lesdites
mesures de position du piston fournies par les deux capteurs de position.
Encore de préférence, l'étape de détection de la présence d'un capteur
de position défectueux comprend une étape selon laquelle on détermine
l'écart entre les mesures de position du piston obtenues avec le premier
capteur de position et les mesures de position du piston obtenues avec le
second capteur de position.
De manière avantageuse, l'étape de détection de la présence d'un
capteur de position défectueux comprend en outre des étapes selon
lesquelles on calcule la variance dudit écart et on compare ladite variance à
un seuil de détection prédéterminé. En présence d'un capteur de position
défectueux, par exemple en panne, les mesures de position qu'il fournit
dérivent tout comme ledit écart, plus ou moins fortement. La variance dudit
écart évolue elle beaucoup plus rapidement et fortement et permet donc de
détecter plus rapidement un capteur de position défectueux et donc une
défaillance même légère du capteur.
Le seuil de détection prédéterminé est de préférence choisi très bas,
de manière à détecter très rapidement la présence d'un capteur de position
défectueux. Ceci permet également de détecter une défaillance même légère
d'un capteur de position, par exemple la présence d'un capteur de position
légèrement déréglé. Un intérêt est de permettre l'identification du capteur de
position le plus fiable dès qu'un des capteurs de position est légèrement
défectueux. La détection est donc précise grâce à quoi le contrôle du vérin
est amélioré.
De préférence, on déclenche un compteur à partir de la détection de
la présence d'un capteur de position défectueux et on interrompt l'étape de
comparaison des première et seconde vitesses déterminées de déplacement
du piston avec une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du
piston lorsque la valeur du compteur est supérieure à un seuil de compteur.
La valeur du compteur s'incrémente périodiquement depuis sa valeur initiale,
par exemple toutes les secondes. Le seuil de compteur est fixé
arbitrairement, par exemple à 30 secondes.

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L'utilisation du compteur permet de réaliser l'étape de comparaison
sur une durée limitée, à partir de la détection d'un capteur de position
défectueux. Ceci facilite encore l'identification du capteur de position le
plus
fiable et réduit les ressources mobilisées pour réaliser l'étape de
comparaison
des première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston
avec la vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston.
Avantageusement, on sélectionne le capteur de position identifié
comme étant le plus fiable et on régule la position du piston à l'aide des
mesures de position du piston fournies par ledit capteur de position
sélectionné. Un intérêt est d'asservir la position du piston avec précision, à
partir des mesures de position du piston dans le corps du vérin les plus
précises et conformes à la position réelle du piston. La régulation de la
position du piston est améliorée par rapport aux procédés de l'art antérieur
prévoyant une régulation à partir de la moyenne des mesures de position
fournies par l'ensemble des capteurs de position. La régulation de la position
du piston n'est pas impactée en cas de panne d'un des capteurs de position.
Préférentiellement, on réalise une étape de détection supplémentaire
de la présence d'un capteur de position défectueux et on réalise l'étape de
sélection du capteur de position le plus fiable si un capteur de position
défectueux a été détecté lors de l'étape de détection supplémentaire. Un
intérêt est de s'assurer de la présence d'un capteur de position défectueux et
de ne pas sélectionner un capteur de position si l'ensemble des capteurs de
position fonctionnent correctement. Si aucun capteur de position défectueux
n'est détecté durant l'étape de détection supplémentaire, la position du
piston dans le corps du vérin sera régulée à partir des mesures de position
fournies par l'ensemble des capteurs de position.
Dans le mode de réalisation où le procédé comprend une étape
préalable de détection, antérieure à l'étape de comparaison et conditionnant
le déclenchement de ladite étape de comparaison, l'étape de détection
supplémentaire permet de confirmer la présence d'un capteur de position
défectueux. En effet, l'étape préalable de détection, conditionnant le
déclenchement de l'étape de comparaison, est de préférence stricte est peut
conduire à la détection par erreur d'un capteur de position défectueux.
L'étape de détection supplémentaire est de préférence moins stricte et
permet de ne détecter qu'une défaillance importante des capteurs de
position et donc de ne tenir compte que des capteurs de position réellement
défectueux. Un intérêt est de s'assurer de la présence d'un capteur de

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position défectueux et de ne procéder à l'étape de sélection du capteur de
position le plus fiable que lorsque cela s'avère nécessaire.
De préférence, l'étape de détection supplémentaire de la présence
d'un capteur de position défectueux comprend une étape de calcul de l'écart
5 entre les mesures de position du piston obtenues respectivement avec le
premier capteur de position et avec le second capteur de position et on
réalise l'étape de sélection du capteur de position le plus fiable si la
valeur
absolue dudit écart est supérieure à un seuil de détection supplémentaire
prédéterminé. On détecte donc la présence d'un capteur de position
10 défectueux lorsque les mesures de position du piston fournie par les deux
capteurs de position divergent fortement.
Le seuil de détection supplémentaire prédéterminé est de préférence
fixé à une valeur suffisamment importante pour que l'étape de sélection ne
soit réalisée que lorsque l'écart entre les mesures de position obtenues avec
les deux capteurs de position est particulièrement important, traduisant une
défaillance ou une imprécision de mesure importante d'un des capteurs de
position. En dessous du seuil de détection supplémentaire prédéterminé, il
est considéré qu'aucun capteur de position n'est défectueux et l'étape de
sélection du capteur de position le plus fiable n'est pas réalisée.
L'invention porte également sur un dispositif de contrôle d'un vérin
comprenant un corps de vérin et un piston mobile en translation à l'intérieur
du corps de vérin, le dispositif de contrôle
comprenant :
- une servovalve configurée pour réguler l'énergie fournie au
vérin, de manière à contrôler la position du piston dans le corps du vérin ;
- un dispositif
de mesure comprenant au moins un premier
capteur de position et un second capteur de position, le capteur de position
étant configurés pour réaliser simultanément des mesures de position du
piston dans le corps du vérin ; et
- un module de traitement configuré pour déterminer au moins
une première vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de
position du piston obtenues avec le premier capteur de position et configuré
pour déterminer au moins une seconde vitesse de déplacement du piston à
partir des mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de
position, le module de traitement étant configuré pour comparer lesdites
première et seconde vitesses déterminées de déplacement du piston avec
une vitesse de déplacement modélisée ou prédéterminée du piston.

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Le module de traitement comprend avantageusement un module de
détermination de la vitesse du piston configuré pour déterminer lesdites
première et seconde vitesses de déplacement du piston et un module de
comparaison configuré pour comparer lesdites première et seconde vitesses
déterminées de déplacement du piston avec la vitesse de déplacement
modélisée ou prédéterminée du piston.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit
d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif,
en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
[Fig. 1]la figure 1 illustre un dispositif de contrôle selon l'invention;
[Fig. 2]la figure 2 illustre un module de traitement du dispositif de contrôle
de la figure 1;
[Fig. 3]la figure 3 est une vue détaillée du module de traitement de la figure
2; et
[Fig. 4]la figure 4 illustre les étapes du procédé de contrôle d'un vérin
selon
l'invention.
Description des modes de réalisation
L'invention porte sur un procédé de contrôle d'un vérin ainsi que sur
un dispositif de contrôle d'un vérin, permettant de mettre en oeuvre le
procédé. Ce procédé de contrôle permet d'identifier le capteur de position le
plus fiable parmi un ensemble de capteur de position et de contrôler la
position du piston du vérin à l'aide des mesures de position du piston
fournies par ce capteur de position.
A l'aide des figures 1 à 3, on va décrire un dispositif de contrôle d'un
vérin, conforme à la présente invention, permettant de mettre en oeuvre un
procédé de contrôle d'un vérin selon l'invention.
Dans cet exemple non limitatif, le vérin permet d'actionner des aubes
à calage variable dans un compresseur, formant des organes mobiles d'une
turbomachine. La turbomachine comprend de manière traditionnelle une
chambre de combustion.
La figure 1 illustre un dispositif de contrôle 10 d'un vérin 12 conforme
à la présente invention. Le dispositif de contrôle 10 comprend une
servovalve 14, un dispositif de mesure 16 et un module de traitement 18.

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Le vérin 12 comprend un corps de vérin 20 et un piston 22 mobile en
translation dans le corps du vérin. Le piston délimite une première chambre
24 et une seconde chambre 26 à l'intérieur du corps de vérin 20. De
manière non limitative, le vérin est un vérin double effet, de sorte qu'il se
déplace dans le corps du vérin 20 en fonction de la pression de fluide
présente dans les première et seconde chambres 24,26.
La servovalve 14 est un distributeur permettant de réguler le débit de
fluide alimentant les première et seconde chambres du vérin, en fonction
d'un signal de commande électronique qu'elle reçoit en entrée. La servovalve
14 permet donc d'ajuster la position du piston 22 dans le corps du vérin 20,
en fonction d'une position de consigne.
Le dispositif de mesure 16 comprend un premier capteur de position
28 et un second capteur de position 30, chacun étant configure pour
mesurer la position et fournir des mesures de position du piston dans le
corps du vérin.
Comme illustré sur la figure 2, le dispositif de traitement 18 comprend
un module de détection 32 configure pour détecter la présence d'un capteur
de position défectueux, un module d'identification 34 configure pour
identifier le capteur de position le plus fiable et un module de sélection 36
configure pour sélectionner le capteur de position le plus fiable et
commander la régulation de la position du piston à partir des mesures de
position obtenues par ledit capteur de position sélectionné. Le dispositif de
traitement comprend également un module de réinitialisation 37.
On constate que le dispositif de traitement 18 comprend de plus un
module de détermination d'une vitesse modélisée 38 configure pour
déterminer une vitesse de déplacement modélisée Vmod du piston dans le
corps 20 du vérin 12. Le module de détermination d'une vitesse modélisée
38 comprend un module d'estimation d'une différence de pression 40, un
module de détermination d'un courant d'équilibre 42 et un calculateur 44. Le
module d'estimation d'une différence de pression 40 est configure pour
déterminer une différence de pression AP entre les première et seconde
chambres 24,26 du vérin 20.
Comme illustré sur la figure 3, le module de détection 32 comprend
un module d'alerte 46, configure pour générer un signal de détection Yo,
ainsi qu'un compteur 48.
Le module d'identification 34 comprend un module de comparaison
50 et un module de détermination de la vitesse du piston 52 configure pour

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déterminer une première vitesse de déplacement v1 du piston à partir des
mesures de position fournies par le premier capteur de position 28 et une
seconde vitesse de déplacement v2 du piston dans le corps du vérin à partir
des mesures de position fournies par le second capteur de position 30.
Le module de sélection 36 du capteur de position le plus fiable
comprend un module de détection supplémentaire 54 et un module de
contrôle 56.
Nous allons maintenant décrire les étapes du procédé de contrôle,
conforme à la présente invention, mis en oeuvre par le dispositif de contrôle
10.
Le dispositif de contrôle 10 du vérin 12 permet d'asservir en temps
réel la position du piston 22 dans le corps du vérin 20. En particulier, les
premier et second capteurs de position 28,30 sont configurés pour fournir
chacun des mesures de la position du piston. La servovalve 14 commande
alors l'alimentation en fluide permettant d'amener le piston vers une position
de consigne, en fonction de la position mesurée par les capteurs de position.
En fonctionnement normal, les premier et second capteurs de position
mesurent en continu et simultanément la position du piston dans le corps du
vérin. Le premier capteur de position 28 permet d'obtenir une pluralité de
premières mesures X1 de la position du piston et le second capteur de
position 30 permet d'obtenir des secondes mesures X2 de la position du
piston. Les mesures X1,X2 de position obtenues par chacun des premiers et
seconds capteurs de position 28,30 sont fournies au module de détection
32 et plus précisément au module d'alerte 46 du module de détection.
Le module d'alerte 46 est configuré pour déterminer en temps réel
l'écart entre les première X1 et deuxième X2 mesures de position obtenues
simultanément par les premier et second capteurs de position et pour
calculer la variance dudit écart. Le module d'alerte 46 compare alors ladite
variance à un seuil de détection prédéterminé.
Tant que ladite variance reste inférieure audit seuil de détection
prédéterminé, ce qui traduit l'absence de capteur de position défectueux, le
module d'alerte 46 ne transmet aucun signal de détection et le contrôle du
vérin n'est pas impacté.
Nous allons désormais considérer que le premier capteur de position
28 est en panne et donc défectueux, de sorte que les premières mesures de
position X1 qu'il fournit sont imprécises et divergent et sont donc éloignées
de la position réelle du piston et des secondes mesures de position X2

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fournies par le second capteur de position 30. Aussi, l'écart entre les
première et seconde mesures X1,X2 de position varie rapidement et avec une
forte amplitude.
La variance dudit écart, calculée par le module d'alerte 46, dépasse
alors le seuil de détection prédéterminé. Ceci traduit la présence d'un
capteur
de position défectueux et le module d'alerte transmet alors un signal de
détection Yo au compteur 48 placé à une valeur initiale.
Le seuil de détection est avantageusement choisi bas, afin de détecter
rapidement une défaillance, même légère d'un des capteurs de position. Par
un exemple, une faible divergence des mesures X1,X2 de position obtenues
par un des capteurs de position 28,30 sera détectée.
A la réception du signal de détection Yo, le compteur 48 déclenche un
comptage, pendant lequel la valeur du compteur est incrémentée
périodiquement, et transmet un signal de déclenchement Y1 au module
d'identification 34 et plus précisément au module de comparaison 50.
En parallèle, le module de détermination d'une vitesse modélisée 38
détermine en temps réel une vitesse modélisée Vmod du piston 22 dans le
corps du vérin 20, qu'il fournit au module de comparaison 50.
Pour ce faire, le module d'estimation d'une différence de pression 40
calcule une différence de pression AP entre la première chambre 24 et la
seconde chambre 26 du piston. Cette différence de pression est, de manière
non limitative, déterminée à partir du débit d'injection de carburant D dans
la
chambre de combustion de la turbomachine, de la pression Po en amont de
ladite chambre de combustion et la vitesse de rotation a du corps haute
pression de la turbomachine.
Le module d'estimation d'une différence de pression 40 fournit ladite
différence de pression AP déterminée au calculateur 44.
Le module de détermination d'un courant d'équilibre 42 est configuré
pour déterminer un courant d'équilibre ieq à partir d'un courant i
d'alimentation de la servovalve 14, également appelé courant de wrap .
Lorsque la position du vérin est constante ou varie faiblement, le courant
d'équilibre ieq est déterminé par application d'un filtre du premier ordre
audit
courant i d'alimentation de la servovalve
De manière non limitative, le module de détermination d'un courant
d'équilibre 42 est configuré pour déterminer la variance glissante de la
position du piston du vérin mesurée par l'un des deux capteurs de position.
Le module de détermination d'un courant d'équilibre 42 est configuré pour

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maintenir la valeur du courant d'équilibre i eq constante lorsque ladite
variance glissante est supérieure à un seuil de variance glissante, ce qui
traduit une variation brusque de la position du vérin.
Le courant d'alimentation de la servovalve i et le courant d'équilibre
5 ieg sont transmis au calculateur 44. Le calculateur est configuré pour
calculer
la vitesse de déplacement modélisée Vmod du piston dans le corps 20 du
vérin 12. De manière non limitative, cette vitesse de déplacement modélisée
est calculée d'après l'équation suivante :
[Math. 3]
10 l'2)10d = K\71 API(i ............. ieq,)
K est un gain pouvant être déterminé par régression linéaire à partir de
ladite
vitesse modélisée vmod, du courant d'alimentation de la servovalve i et de la
différence de pression AP entre la première chambre 24 et la seconde
chambre 26 du piston. Ladite vitesse modélisée Vmod est transmise au
15 module de comparaison 50.
En parallèle, le module de détermination de la vitesse du piston 52 du
module d'identification 34 détermine une première vitesse de déplacement
v1 du piston à partir des premières mesures de position X1 fournies par le
premier capteur de position 28. On comprend que ladite première vitesse de
déplacement v1 du piston est déterminée à partir d'une pluralité de
premières mesures de position X1 du piston 22 fournies par le premier
capteur de position 28. Le module de détermination de la vitesse du piston
52 détermine également une seconde vitesse de déplacement v2 du piston à
partir des secondes mesures de positon X2 fournies par le second capteur de
position 30.
Les valeurs des première et seconde vitesses de déplacement v1,v2 du
piston sont transmises au module de comparaison 50 du module
d'identification 34.
En absence de signal de déclenchement Y1 reçu par le module de
comparaison 50, ce dernier reste inactif.
En revanche, dès lors qu'un signal de déclenchement Y1 est reçu par
le module de comparaison 50, ce dernier réalise une comparaison des
première et seconde vitesses de déplacement v1,v2 du piston avec la vitesse
modélisée Vmod utilisée comme valeur de référence. Pour ce faire, le module
de comparaison 50 calcule un facteur de comparaison R et détermine le
signe dudit facteur de comparaison R. Le facteur de comparaison R est
calculé d'après l'équation suivante :

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[Math. 4]
R = t
vmoa 2 ¨ Vinod I
f f
Les intégrations sont réalisées sur une période de temps choisie, par
exemple 0.3 secondes, afin de réduire le bruit de mesure. Lorsque le facteur
de comparaison R est positif, la première vitesse de déplacement v1 du
piston, déterminée à partir des premières mesures de position X1 obtenues
avec le premier capteur de position 28, est plus éloignée de la vitesse
modélisée Vmod que la seconde vitesse de déplacement v2 du piston,
déterminée à partir des secondes mesures de position obtenues avec le
second capteur de position 30, sur la période de temps choisie. Ceci traduit
le fait que la première vitesse de déplacement du piston est moins
satisfaisante que la seconde vitesse de déplacement du piston, et que les
secondes mesures de position X2 du piston obtenues avec le second capteur
de position 30 sont plus précises que les premières mesures de position X1
du piston obtenues avec le premier capteur de position 28.
Un facteur de comparaison R positif indique donc que le second
capteur de position 30 est plus fiable que le premier capteur de position 28.
A l'inverse, un facteur de comparaison R négatif traduit le fait que les
mesures de position obtenues avec le premier capteur de position sont plus
précises que celles obtenues avec le second capteur de position. Le premier
capteur de position est alors considéré comme le plus fiable.
Dans cet exemple, on considère que le premier capteur est
défectueux, et que le facteur de comparaison R calculé est donc positif.
Le module de comparaison 50 calcule, met à jour en temps réel et
mémorise le facteur de comparaison R, tant que la valeur du compteur reste
inférieure à un seuil de compteur prédéterminé, par exemple 30 secondes.
Le module de comparaison transmet le facteur de comparaison R, positif
dans cet exemple, au module de sélection 36 et plus précisément au module
de contrôle 56.
Lorsque la valeur du compteur 48 atteint le seuil de compteur
prédéterminé, le compteur transmet un signal de fin de comparaison Y2 au
module de comparaison 50 et au module de réinitialisation 37. A la
réception du signal de fin de comparaison Y2, le module de comparaison 50
interrompt le calcul du facteur de comparaison R.
Le module de comparaison 50 n'est donc actif qu'après réception du
signal de déclenchement Y1 et avant réception du signal de fin de
comparaison Y2.

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En parallèle de la détection de la présence d'au moins un capteur de
position défectueux réalisée par le module de détection 32, et de
l'identification du capteur de position le plus fiable réalisée par le module
d'identification 34, le module d'identification supplémentaire 54 du module
de sélection 36 est configuré pour vérifier et confirmer la présence d'un
capteur de position défectueux. Pour ce faire, le module de détection
supplémentaire 54 calcule en temps réel la valeur absolue de l'écart entre
les premières mesures de position du piston X1 obtenues avec le premier
capteur de position 28 et les secondes mesures de position X2 obtenues
avec le second capteur de position 30 et compare cette valeur absolue à un
seuil de détection supplémentaire.
Lorsque ladite valeur absolue de l'écart entre les premières et
secondes mesures de position est supérieure audit seuil de détection
supplémentaire, le module de détection supplémentaire 54 transmet un
signal de détection supplémentaire Y3 au module de contrôle 56 ainsi qu'au
module de réinitialisation 37. Le seuil de détection supplémentaire est de
préférence fixé à une valeur suffisamment haute pour que la transmission du
signal de détection supplémentaire Y3 n'ait lieu que lorsque les mesures de
position obtenues avec les deux capteurs de position sont particulièrement
différentes et incohérentes, traduisant une imprécision de mesure importante
d'un des capteurs de position.
La transmission du signal de détection supplémentaire Y3 permet de
confirmer la présence d'un capteur de position défectueux et de s'assurer
que la présence d'un capteur de position défectueux n'a pas été détectée par
erreur par le module de détection 32.
En l'absence de signal de détection supplémentaire Y3 reçu par le
module de contrôle 56, la présence d'un capteur de position défectueux n'est
pas confirmée et le module de contrôle 56 reste inactif.
En revanche, lorsque le module de contrôle 56 reçoit un signal de
détection supplémentaire Y3, la présence d'un capteur de position
défectueux est confirmée.
Dans cet exemple, les premières mesures de position X1 fournies par
le premier capteur 28 sont particulièrement aberrante et éloignées des
secondes mesures de position X2 fournies par le second capteur de position
30. Aussi, le module de détection supplémentaire 54 transmet le signal de
détection supplémentaire Y3.

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Le module de contrôle 56 sélectionne alors le capteur de position le
plus fiable parmi le premier et second capteur de position 28,30, à partir du
facteur de comparaison R. Dans cet exemple, le facteur de comparaison R
est positif de sorte que le second capteur 30 est sélectionné comme étant le
plus fiable. Le module de contrôle 56 transmet alors un signal de commande
Z, notamment à la servovalve, afin de sélectionner le capteur de position le
plus fiable, en l'espèce le second capteur 30, et de commander la régulation
de la position du piston 22 dans le corps 20 du vérin 12 uniquement à partir
des mesures de position obtenues avec le capteur de position sélectionné.
L'étape de sélection du capteur de position le plus fiable est donc
réalisée uniquement lorsque la présence d'un capteur de position défectueux
est confirmée par le module de détection supplémentaire 54.
Si un signal de fin de comparaison Y2 est transmis au module de
réinitialisation 37 mais qu'aucun signal de détection supplémentaire Y3 ne lui
est transmis, le module de réinitialisation 37 transmet un signal de
réinitialisation Y4 au module de comparaison 50. Ceci traduit la détection par
erreur d'un capteur de position défectueux par le module de détection 32. A
la réception du signal de réinitialisation Y4 Le module de comparaison 50
place la valeur du facteur de comparaison R à une valeur initiale choisie, par
exemple 0. En revanche, s'il reçoit un signal de détection supplémentaire Y31
le module de réinitialisation 37 reste inactif.
La figure 4 illustre les étapes d'un mode de mise en oeuvre du
procédé de contrôle d'un vérin selon l'invention. Ce procédé peut être mis en
oeuvre par le dispositif de contrôle illustré aux figures 1 à 3. Tout d'abord,
dans une première étape Si, on réalise des mesures de position du piston
dans le corps de vérin simultanément avec le premier capteur de position et
le second capteur de position. Dans une deuxième étape S2, on détermine
une première vitesse de déplacement du piston à partir des mesures de
position du piston obtenues avec le premier capteur de position et on
détermine une seconde vitesse de déplacement du piston à partir des
mesures de position du piston obtenues avec le second capteur de position.
On réalise ensuite une étape troisième étape S3 de détection de la
présence d'au moins un capteur de position défectueux à partir des mesures
de position du piston obtenues respectivement avec le premier capteur de
position et avec le second capteur de position. De manière non limitative,
cette troisième étape S3 de détection comprend les étapes selon lesquelles
on détermine l'écart entre les mesures de position du piston obtenues avec

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le premier capteur de position et les mesures de position du piston obtenues
avec le second capteur de position, on calcule la variance dudit écart et on
compare ladite variance à un seuil de détection prédéterminé.
Si un capteur de position défectueux est détecté, on réalise une
quatrième étape S4 de comparaison de chacune des première et seconde
vitesses déterminées de déplacement du piston avec une vitesse de
déplacement modélisée ou prédéterminée du piston, de manière à identifier
le capteur de position le plus fiable.
En parallèle de la quatrième étape S4 de comparaison on réalise une
cinquième étape S5 de déclenchement d'un compteur. La quatrième étape
S4 de comparaison est réalisée jusqu'à ce que la valeur du compteur
dépasse un seuil de compteur.
On réalise ensuite une sixième étape S6 de détection supplémentaire
de la présence d'un capteur de position défectueux. Cette étape comprend
une étape de calcul de l'écart entre les mesures de position du piston
obtenues respectivement avec le premier capteur de position et avec le
second capteur de position et on compare la valeur absolue dudit écart à un
seuil de détection supplémentaire prédéterminé.
Si la valeur absolue dudit écart est supérieure au seuil de détection
supplémentaire prédéterminé, la présence d'un capteur de position
défectueux est confirmée et on réalise alors une septième étape S7 de
sélection du capteur de position identifié comme étant le plus fiable.
On réalise ensuite une huitième étape S8 de régulation de la position
du piston à l'aide des mesures de position du piston fournies par ledit
capteur de position sélectionné.

Representative Drawing