TITRE : Système de commande d’un dispositif muni d’au moins capteur redondé à détection et isolement des pannes d’un desdits capteurs.

Domaine technique

L ’invention a pour domaine technique les systèmes de commande, et plus précisément les systèmes de commande à observateur.

Techniques antérieures

Les systèmes de commande d’un moteur d’ aéronef selon l’ état de l’ art ne permettent pas de localiser un biais ou une dérive d’une des voies de mesure d’un capteur redondé. En effet, lors d’une panne de « cross check », déterminée par un écart entre voies de mesure supérieur à un seuil, on réalise alors un choix arbitraire de la voie présentant la valeur minimale, de la voie présentant la valeur maximale ou d’une moyenne des deux voies de mesure. Il existe donc un risque de continuer à utiliser une mesure erronée ou une valeur dépendant de cette mesure erronée. Les systèmes de commande de l’ état de l’ art ne permettent que de détecter la panne et non de la localiser.

De l’ état de la technique antérieure, on connait les documents suivants.

Le document US20200201312 divulgue une technologie d’isolation et de détection de pannes sur les capteurs anémométriques aéronautiques (Pression totale, Pression statique, etc ... ). Pour réaliser cela, il est décrit d’utiliser une banque de filtres de KALMAN et de ses résidus (i.e. écarts entre la mesure estimée et la mesure réelle) couplés à une table de vérité pour détecter et isoler un capteur en panne ou pour le reconfigurer sur son modèle en cas de défaut.

Le document CN 1 101 18128 décrit un enseignement similaire mais basé sur une mise en forme particulière des résidus (WSSR : Weighted Sum of Squares of Residuals) pour l’isolation et la détection. Le document US2009043447 décrit également un enseignement similaire, mais basé sur des indicateurs différents (delta sur des moyennes des évolutions des états et/ou des résidus) pour détecter et isoler des pannes. De plus, dans le cas où le capteur en faute ne peut être isolé, une approche probabiliste (occurrence des pannes) est utilisée.

Ces différents documents de l’ état de l’ art permettent de détecter le défaut d’un capteur parmi un ensemble de capteurs mesurant des grandeurs physiques différentes. Par ailleurs, ces différents documents reposent sur différentes architectures de filtres de Kalman sous forme de « banques » : plusieurs filtres de Kalman différents sont utilisés avec les mêmes capteurs et l’interprétation des résidus (i.e. écarts entre les sorties du modèle et les mesures capteur) permet de détecter le capteur d’une grandeur physique en panne.

On connait également le document B. M. De Silva et al. divulguant un système de détermination de la défaillance d’un capteur basé sur un filtre de Kalman.

Le document décrit la détermination de valeurs estimées des mesures d’un capteur redondé, et la détermination d’une défaillance à travers l’ évolution d’une moyenne mobile de la matrice innovation. Le système comprend des étapes hors ligne de calibration d’un modèle et d’ entrainement d’un arbre de décision sur la base d’un ensemble d’ entrainement, et des étapes en ligne, appliquées à des mesures de capteurs. Au cours des étapes en ligne, on détermine des valeurs attendues par l ’arbre de décision en utilisant le système déterminé lors des étapes hors ligne, puis transmettre les valeurs attendues à l’ arbre de décision pour obtenir une prédiction concernant la défaillance d’un capteur de l’ ensemble de capteurs. Le document se limite ainsi à la détection de la défaillance d’un capteur, et n’ évoque pas le cas de voies de mesure d’un capteur redondé ou la commande d’un actionneur.

Le problème technique à résoudre est comment détecter une panne d’une des voies de mesure d’un capteur redondé et exclure la voie de mesure du capteur redondé en panne d’une commande par un observateur de type filtre de Kalman. Exposé de l’invention

Un objet de l’invention est un système de de commande d’un dispositif muni d’ au moins un équipement, le système de commande comprenant au moins un capteur apte à mesurer chacun une grandeur de fonctionnement du dispositif, et deux voies de mesure du capteur redondé pour chaque équipement, au moins un moyen de commande imbriqué configuré pour déterminer une commande à destination du au moins un équipement en fonction de la mesure d’ au moins une grandeur de fonctionnement du dispositif et d’une mesure sélectionnée pour l’ équipement commandé, le système de commande comprenant en outre un moyen de calcul configuré pour déterminer la mesure sélectionnée pour le au moins un équipement commandé, par un observateur de type filtre de Kalman, en fonction de la au moins une mesure de la grandeur de fonctionnement du dispositif et des mesures des voies de mesure du capteur redondé pour l’ équipement commandé, le moyen de calcul étant en outre configuré pour détecter une panne d’une des voies de mesure du capteur spécifique redondé de sorte à en exclure la voie de mesure.

Le dispositif peut comprendre au moins deux équipements, la mesure sélectionnée pour les au moins deux équipements étant déterminée par le même observateur à filtre de Kalman.

Le moyen de calcul peut comprendre :

• un observateur par filtre de Kalman déterminant une estimation d’un biais de la première voie de mesure et une estimation d’un biais de la deuxième voie de mesure en fonction de la au moins une mesure de la grandeur de fonctionnement du dispositif, de la première voie de mesure du capteur redondé et de la deuxième voie de mesure du même capteur redondé,

• un moyen de comparaison configuré pour émettre un signal de sélection en fonction des résultats de comparaison de chaque estimation de biais à un premier seuil prédéterminé, du résultat de la comparaison de la valeur absolue de la différence des deux voies de mesure à un deuxième seuil prédéterminé et des estimation de biais entre elles, et • un dispositif de sélection configuré pour transmettre la mesure sélectionnée égale à la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé, à la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé ou à la moyenne des mesures des deux voies de mesure du capteur redondé en fonction d’un signal de sélection.

Le dispositif de sélection peut comprendre un moyen de calcul configuré pour réaliser la moyenne de la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure, le dispositif de sélection comprenant également une porte logique recevant en entrée d’une part le signal de sélection et d’ autre part la mesure de la première voie de mesure, la mesure de la deuxième voie de mesure et la moyenne des mesures des voies de mesure, la porte logique étant configurée pour émettre la mesure sélectionnée égale à l ’une des valeurs reçues en entrée en fonction du signal de sélection.

Le moyen de comparaison peut être configuré pour réaliser les étapes suivantes :

• lorsque la valeur absolue de la différence entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est inférieur à un deuxième seuil prédéterminé ou aucune des estimations de biais n’ est supérieure à un premier seuil prédéterminé, le signal de sélection émis indique au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la moyenne des mesures des voies de mesure du capteur redondé,

• lorsque la valeur absolue de la différence entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé et que l’ estimation du biais de la première voie de mesure n’ est pas supérieure à un premier seuil, et que l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure est supérieure au premier seuil, le signal de sélection émis indique au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé,

• lorsque la valeur absolue de la différence entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé et que l’ estimation du biais de la première voie de mesure est supérieure au premier seuil, et que l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure n’ est pas supérieure au premier seuil, le signal de sélection émis indique au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé,

• lorsque la valeur absolue de la différence entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé et que l’ estimation du biais de la première voie de mesure est supérieure au premier seuil, lorsque l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure est supérieure au premier seuil, et lorsque l’ estimation du biais de la première voie de mesure n’ est pas supérieure à l’estimation du biais de la deuxième voie de mesure, le signal de sélection émis indique au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé,

• lorsque la valeur absolue de la différence entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé et que l’ estimation du biais de la première voie de mesure est supérieure au premier seuil, lorsque l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure est supérieure au premier seuil, et lorsque l’ estimation du biais de la première voie de mesure est supérieure à l’estimation du biais de la deuxième voie de mesure, le signal de sélection émis indique au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé. Le moyen de comparaison peut être configuré pour réaliser les étapes suivantes : on mémorise les estimations des biais au moment où il est déterminé que la différence en valeur absolue entre la mesure de la première voie de mesure et la mesure de la deuxième voie de mesure est supérieure à un seuil prédéterminé et on émet un signal de sélection indiquant au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la voie de mesure du capteur redondé pour laquelle la valeur absolue de son estimation du biais est la plus faible.

Le moyen de comparaison peut être configuré pour réaliser les étapes suivantes : on mémorise sur une fenêtre glissante les estimations des biais au cours du temps, lorsqu’un nombre prédéfini de valeurs sont mémorisées, on détermine la variance ou l’ écart-type des estimations du biais de la première voie de mesure et on détermine la variance ou l’ écart-type des estimations du biais de la deuxième voie de mesure, on compare les variances ou les écart-types obtenus et on émet un signal de sélection indiquant au dispositif de sélection de transmettre une mesure sélectionnée égale à la mesure de la voie de mesure du capteur redondé pour laquelle la variance ou l’ écart-type de l’ estimation de biais associée prend la valeur la plus faible.

Le moyen de comparaison peut être configuré pour réaliser les étapes suivantes : on mémorise les estimations de biais au cours du temps, lorsqu’un nombre prédéfini de valeurs sont mémorisées, on détermine le gradient des estimations du biais de la première voie de mesure et on détermine le gradient des estimation du biais de la deuxième voie de mesure, on compare les gradients obtenus et on émet un signal de sélection indiquant au dispositif de sélection (5c) de transmettre une mesure sélectionnée égale à la voie de mesure du capteur redondé pour laquelle le gradient des estimations du biais associé est le plus faible.

L ’ équipement commandé peut être un actionneur, le système comprenant alors un observateur par filtre de Kalman déterminant une estimation du biais de la première voie de mesure et une estimation du biais de la deuxième voie de mesure en fonction de la au moins une mesure de la grandeur de fonctionnement du dispositif, de la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé et de la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé, un dispositif de détection comprenant :

• un premier soustracteur déterminant la différence entre la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé et la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé,

• un premier moyen de comparaison déterminant si la différence entre la mesure de la première voie de mesure du capteur redondé et la mesure de la deuxième voie de mesure du capteur redondé est inférieure à un deuxième seuil, si tel est le cas le premier moyen de comparaison émet un premier signal à destination d’une porte logique,

• un deuxième moyen de comparaison déterminant si l’ estimation du biais de la première voie de mesure est supérieure à un troisième seuil, si tel est le cas le deuxième moyen de comparaison émet un premier signal à destination de la porte logique,

• un troisième moyen de comparaison déterminant si l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure est supérieure au troisième seuil, si tel est le cas le troisième moyen de comparaison émet un premier signal à destination de la porte logique,

• un deuxième soustracteur déterminant la différence entre l’ estimation du biais de la première voie de mesure et l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure,

• un quatrième moyen de comparaison déterminant si la différence entre l’ estimation du biais de la première voie de mesure et l ’estimation du biais de la deuxième voie de mesure est supérieure à un quatrième seuil, avec une hystérésis tenant compte de la précision des deux voies de mesure du capteur redondé, si tel est le cas le quatrième moyen de comparaison émet un premier signal à destination de la porte logique, • la porte logique transmettant un premier signal lorsque toutes ses entrées reçoivent un premier signal, la porte logique transmettant un deuxième signal lorsque toutes ses entrées ne reçoivent pas le premier signal, ce qui permet de détecter la panne d’ actionnement.

Le dispositif peut être un moteur d’ aéronef et les voies de mesure du capteur redondé mesurent la position des vérins de géométrie variable, la position de la valve de dosage carburant, les calages variables des stators du compresseur haute pression du moteur, la mesure de la température en entrée du compresseur haute pression du moteur, ou la mesure de pression statique en entrée de la chambre de combustion du moteur.

Un autre obj et de l’invention est un procédé de commande d’un dispositif muni d’ au moins un équipement, d’ au moins un capteur apte à mesurer une grandeur de fonctionnement du dispositif, et de voies de mesure du capteur redondé pour chaque équipement, le procédé de commande comprenant les étapes suivantes :

• on détermine une commande à destination d’au moins un équipement en fonction de la au moins une mesure de la grandeur de fonctionnement du dispositif et d’une mesure sélectionnée pour l’ équipement commandé, puis

• on détermine la mesure sélectionnée pour le au moins un équipement commandé, par un observateur à filtre de Kalman, en fonction de la au moins une mesure de la grandeur de fonctionnement du dispositif et des mesure des voies de mesures du capteur redondé pour l ’ équipement commandé.

Un autre objet de l’invention est un aéronef muni d’un système de commande ou comprenant un procédé de commande tels que décrits ci-dessus.

Brève description des dessins

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

- La figure 1 illustre les principaux éléments d’un système de commande basé sur un filtre de Kalman,

- La figure 2 illustre les principaux éléments du moyen de calcul configuré pour déterminer les estimations de biais dans le système de commande selon l’invention, et

- La figure 3 illustre un dispositif de sélection alternatif appliqué à la détection de pannes d’ actionnement dans le système de commande selon l’invention.

Description détaillée

Le système de commande selon l’invention repose sur l’utilisation d’un même filtre de Kalman (mais alimenté par des voies de mesures différentes) pour détecter et localiser une panne simple d’un capteur redondé afin d’ accommoder l’acquisition sur la voie saine au lieu de choisir arbitrairement une voie et potentiellement sélectionner la mauvaise voie. Dans une application à un aéronef, et à la commande du moteur d’un aéronef, il est alors possible d’ éviter un évènement moteur, tel qu’une perte de commande de poussée LOTC (acronyme « Loss of Thrust Control »).

La figure 1 illustre les principaux éléments d’un système de commande basé sur un observateur de type filtre de Kalman.

Un dispositif 1 , tel qu’un moteur pour un aéronef, est commandé par un moyen de commande 2a, 2b en fonction de la différence entre une consigne CS d’un paramètre de fonctionnement du dispositif 1 (par exemple, la vitesse de rotation dans le cas d’un moteur) et une mesure Y par un capteur 3 du paramètre de fonctionnement du dispositif 1 correspondant à la consigne CS .

La différence entre la consigne CS et la mesure Y est déterminée par l’intermédiaire d’un soustracteur 4.

Le premier moyen de commande 2a peut être un moyen de commande en boucle ouverte ou en boucle fermée et permet de déterminer la commande u _c . Le deuxième moyen de commande 2b est un moyen de commande en boucle fermée.

Plus précisément, le premier moyen de commande 2a permet de déterminer une consigne de commande u _c en fonction de la différence entre la consigne CS et la mesure Y lorsque le premier moyen de commande 2a est un moyen de commande en boucle fermée. Le premier moyen de commande 2a permet de déterminer une consigne de commande u _c en fonction de la mesure Y lorsque le premier moyen de commande 2a est un moyen de commande en boucle ouverte. Cette consigne de commande u _c est reçue par un deuxième moyen de commande 2b afin de déterminer une commande u d’ au moins un dispositif l i en tenant compte d’une mesure sélectionnée us reçue d’un moyen de calcul 5 comprenant un observateur basé sur un filtre de Kalman 5a.

On comprendra que l’utilisation de deux moyens de commande 2a, 2b permet de commander plusieurs équipements l i distincts agissant sur les dispositifs en fonction de la mesure Y et/ou de la consigne CS suivant la structure du premier moyen de commande 2a. Dans le cas d’un moteur aéronautique commandé ainsi, les équipements l i commandés peuvent être le doseur de carburant ou les aubes à géométrie variable dudit moteur. Ces équipements contribuent au fonctionnement du moteur, et à la réalisation de la commande, par exemple la vitesse de rotation du moteur. On comprend ainsi que pour réaliser la consigne CS au travers de la mesure Y, la commande u est de type vecteur, et comprend une mesure sélectionnée à destination de chaque équipement l i du dispositif 1. Il est à noter que les grandeurs u _c , u _s , CS, Y, UL et u _x peuvent être des vecteurs.

Afin de s ’ assurer que chaque équipement l i réalise la commande déterminée par le deuxième moyen de commande 2b, des voies de mesures 3ia,3ib spécifiques à chaque équipement l i sont employées. Chaque paire de voies de mesures 3ia,3ib est issue de la redondance d’un capteur de mesure et de sa chaine d’acquisition. Ils mesurent ainsi la même grandeur de sorte que la mesure soit toujours disponible même en cas de défaillance d’une de voies de mesures 3ia,3ib d’un capteur spécifique redondé. Les mesures de la première voie de mesure 3ia de plusieurs capteurs (avec i variant 1 à j) peuvent être concaténées dans le vecteur UL . Les mesures de la deuxième voie de mesure 3ib de plusieurs capteurs peuvent être concaténées dans le vecteur u _x . Sur la figure 1 , un seul équipement l i est illustré dans un but de lisibilité. On comprendra qu’un moteur pour aéronef est généralement muni de multiples équipements l i, munis chacun d’une paire de capteurs spécifiques redondés 3ia, 3ib.

Néanmoins, cette redondance pose alors le problème de la détermination des voies de mesures 3ia,3ib à prendre en compte dans le calcul de la mesure sélectionnée u _s à transmettre au deuxième moyen de commande 2b .

En effet, les cas simples comme l’ absence d’un signal ou des signaux identiques peuvent être traités avec des opérateurs logiques. Néanmoins, les cas plus complexes comme une dérive ou biais d’une voie de mesure d’un capteur ne peuvent être traités ainsi.

Le moyen de calcul 5 reçoit en entrée les mesures UL,UX des voies de mesure 3ia,3ib du capteur redondé et une ou des mesures Y du capteur 3. Il émet en sortie le signal de mesure sélectionnée u _s à destination du deuxième moyen de commande 2b. Le moyen de calcul 5 comprend un observateur basé sur un filtre de Kalman, permettant de déterminer la mesure sélectionnée u _s en fonction des signaux des capteurs UL,UX,Y . L’observateur est bâti à partir d’un modèle représentatif du dispositif 1 observé et du au moins un équipement l i et permet d’isoler une voie de mesure défaillante provenant d’une des voies de mesures 3ia,3ib de capteur redondé mesurant chaque équipement l i.

La mesure sélectionnée us est obtenue en ajoutant des biais additifs sur les entrées UL, ux. Le filtre de Kalman permet alors, en faisant varier en temps réel les biais additifs sur chacune des entrées du modèle, de faire converger les sorties du modèle avec les mesures moteur Y. La convergence permet d’obtenir un résidu nul. Les biais obtenus représentent alors directement l ’écart entre la mesure réelle de l’ équipement commandé (déterminée par observation via son effet sur le dispositif) et la mesure choisie UL, UX issue d’une des voies de mesure 3ia,3ib du capteur.

Le réglage de la performance du filtre (gains) est réalisé de manière optimale à travers la résolution d’un problème standard (par exemple, équation algébrique de RICCATI).

Plus précisément, le moyen de calcul 5 réalise l’ estimation des biais associée à chaque voie de mesure 3ia ou 3ib du capteur redondé.

Lorsque l’ estimation de biais associée à une voie de mesure 3ia ou 3ib du capteur redondé dépasse un premier seuil maximum prédéfini, la voie de mesure 3ia ou 3ib du capteur redondé est déclarée en panne. L’observateur emploie alors les mesures fournies par l’ autre voie de mesure 3ia ou 3ib du capteur redondé. Cet arbitrage peut être fait sous la forme d’une table de vérité.

La figure 2 illustre les principaux éléments du moyen de calcul 5.

Le moyen de calcul 5 comprend un observateur par filtre de Kalman référencé 5a, un moyen de comparaison 5b, et un dispositif de sélection référencé 5c.

L ’observateur 5a permet de déterminer, en tenant compte d’une ou plusieurs mesures Y, une estimation du biais de la première voie de mesure ûi correspondant à la mesure ui de la première voie de mesure 3ia du capteur redondé et une estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx correspondant à la mesure u _x de la deuxième voie de mesure 3ib du capteur redondé.

Le moyen de comparaison 5b est configuré pour déterminer un signal de sélection, noté sel, en fonction de la comparaison de l’ estimation du biais de la première voie de mesure ûi à un premier seuil a, de l’estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx à un premier seuil a, et de l’estimation du biais de la première voie de mesure ûi à l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx. Les signaux booléens associés à ces comparaisons sont transmis à une table de vérité prédéterminée de sorte à déterminer le signal de sélection sel de la valeur à transmettre comme mesure sélectionnée us. Par exemple, si la valeur 1 est attribuée à une comparaison vérifiée, et la valeur 0 est attribuée à une comparaison qui n’ est pas vérifiée, alors la table de vérité comprend les valeurs illustrées par la table [Table 1 ] ,

[Table 1 ]

Les trois premières colonnes correspondent aux entrées de la table, la dernière colonne correspondant au signal de sélection déterminé par la table.

Ainsi lorsqu’ aucune des estimations des biais n’est supérieure au premier seuil prédéterminé a, la valeur sélectionnée est la moyenne des mesures des voies de mesure (3ia,3ib) (ui+u _x )/2.

Lorsque l ’estimation du biais de la première voie de mesure ûi n’ est pas supérieure au premier seuil a, et que l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx est supérieure au premier seuil a, la valeur sélectionnée est la mesure de la première voie de mesure ui.

Lorsque l ’estimation du biais de la première voie de mesure ûi est supérieure au premier seuil a, et que l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx n’ est pas supérieure au premier seuil a, la valeur sélectionnée est la mesure u _x de la deuxième voie de mesure.

Lorsque l ’estimation du biais de la première voie de mesure ûi est supérieure au premier seuil a, lorsque l’estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx est supérieure au premier seuil a, et lorsque l’ estimation du biais de la première voie de mesure ûi n’ est pas supérieure à l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx, la valeur sélectionnée est la première mesure de la première voie de mesure ui.

Lorsque l ’estimation du biais de la première voie de mesure ûi est supérieure au premier seuil a, lorsque l’ estimations du biais de la deuxième voie de mesure ûx est supérieure au premier seuil a, et lorsque l’ estimation du biais de la première voie de mesure ûi est supérieure à l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure ûx, la valeur sélectionnée est la deuxième mesure u _x de la deuxième voie de mesure.

En fonction du résultant des comparaison, le signal de sélection sel est alors transmis au dispositif de sélection 5c recevant également en entrée la mesure ui de la première voie de mesure (3ia) et la mesure Ux de la deuxième voie de mesure (3ib).

Le dispositif de sélection 5c comprend un moyen de calcul 5d configuré pour réaliser la moyenne de la mesure ui de la première voie de mesure (3ia) et de la mesure u _x de la deuxième voie de mesure (3ib).

Le dispositif de sélection 5c comprend également une porte logique 5e recevant en entrée d’une part le signal de sélection sel et d’autre part la mesure ui de la première voie de mesure (3ia), la mesure Ux de la deuxième voie de mesure (3 ib) et la moyenne de la mesure ui de la première voie de mesure (3ia) et de la mesure u _x de la deuxième voie de mesure (3ib).

En fonction du signal de sélection sel reçu et la comparaison de la valeur absolue de la différence entre la mesure ui de la première voie de mesure (3ia) et la mesure u _x de la deuxième voie de mesure (3ib) par rapport à un deuxième seuil prédéfini P, le dispositif de sélection 5c transmet la mesure ui de la première voie de mesure (3ia), la mesure u _x de la deuxième voie de mesure (3ib) ou la moyenne de la mesure ui de la première voie de mesure (3ia) et de la mesure u _x de la deuxième voie de mesure (3ib) sous forme du signal de mesure sélectionnée us.

La [Table 2] suivante illustre la table de vérité résultant des actions du moyen de comparaison 5b et du dispositif de sélection 5c. [Table 2]

Le système de commande a été décrit en rapport avec une seule grandeur mesurée par deux voies de mesure spécifiques 3ia,3ib d’un capteur redondé. Néanmoins, le système de commande peut être étendu à au moins deux grandeurs mesurées chacune par deux voies de mesure spécifiques de capteurs redondés. Dans ce cas, un même observateur 5a à filtre de Kalman est employé afin de déterminer l’ estimation du biais des voies de mesure pour chaque grandeur prise en charge.

Pour chaque grandeur, on dispose alors de deux estimations de biais, d’un moyen de comparaison avec sa propre table de vérité et avec son propre seuil de comparaison, ainsi d’un moyen de sélection.

Le système de commande permet :

• d’isoler, pour chaque capteur redondé, la voie en panne de la voie saine et de pouvoir ainsi se reconfigurer,

• d’utiliser le même filtre de Kalman alimentée par des voies de mesures différente. Ainsi, contrairement à l’ état de l’ art qui utilise une banque de filtres de Kalman différents, cela permet d’optimiser le système de commande (réduction de l’impact sur la mémoire ou la charge CPU)

• d’obtenir une estimation du biais dépendant directement des mesures et facilement interprétable par la suite (contrairement aux résidus utilisés dans l’ état de l’art)

Appliqué à un aéronef, et notamment à la commande d’un moteur d’un aéronef, le système de commande permet d’ être robuste à la panne pendant le vol et de fournir un diagnostic pour remplacement en fin de mission.

Dans un premier mode de réalisation alternatif, le système de commande selon l’invention permet de prendre en compte la précision du modèle embarqué dans le filtre de Kalman pour la distinguer des effets de dérives des voies de mesure 3ia, 3ib du capteur redondé.

Le modèle embarqué dans le Filtre de Kalman possède une certaine précision qui impacte directement les performances d’ estimation des biais. En effet, si le modèle embarqué n’ est pas parfait, l’ estimation du biais par le filtre de Kalman peut être décomposée de la façon suivante :

Û — U + £ _mdi

Avec :

• û - Biais estimée par le Filtre de Kalman iais réel vu par le système physique Erreur de modélisation

Contrairement au mode de réalisation précédant dans lequel l’ estimation du biais est comparée « en absolu » à un premier seuil, ce mode de réalisation alternatif comprend une comparaison « en relatif » de la valeur absolue de l’ estimation des biais local (|û _L |) et cross ( |û _x |).

Ce mode de réalisation alternatif repose sur le constat que l’ erreur de modélisation varie peu dans le temps. Il peut s’ agir, par exemple, du vieillissement du dispositif 1 . Cette erreur de modélisation est aussi identique dans l’estimation de biais correspondant aux voies de mesure 3ia,3ib du capteur redondé car ces estimations de biais sont estimées à partir du même Filtre de Kalman (et donc avec le même modèle embarqué).

En effet, dans l’ exemple où les perturbations |û _L | et |û _x | sont

Avec :

• û _L ~ Estimation du biais par le Filtre de Kalman à partir des mesures de la voie locale • û _x - Estimation du biais par le Filtre de Kalman à partir des mesures de la voie cross

• u _L ~ Biais réel vu sur la mesure de la voie locale

• u _x ~ Biais réel vu sur la mesure de la voie cross m _ m _ Erreur de modélisation (identique)

Par conséquent, le signe de la comparaison |û _L | — |û _x | détermine quelle mesure est la plus éloignée de la grandeur physique réelle et donc quelle mesure a dérivé malgré l’ erreur de modélisation. Le signal de sélection émis permet d’ écarter la valeur provenant du capteur ayant trop dérivé.

Dans ce mode de réalisation, on mémorise les estimations de biais au moment où il est déterminé que la différence en valeur absolue entre la première voie de mesure ul et la deuxième voie de mesure u est supérieure au seuil P, afin de disposer d’une référence. On détermine alors le signe de la comparaison |û _L | — |û _x |.

Si le signe est positif, un signal de sélection est émis permettant de choisi la deuxième mesure ux comme mesure sélectionnée us.

Si le signe est négatif, un signal de sélection est émis permettant de choisi la première mesure UL comme mesure sélectionnée us.

Dans un deuxième mode de réalisation alternatif, le système de commande selon l’invention permet de comparer l’ évolution de la variance ou de l’ écart-type des deux biais pour éviter que des effets de dispersion ne masquent la défaillance des capteurs spécifiques.

Comme présenté ci-dessus, les estimations des biais comprennent une erreur de modélisation commune. A l’imprécision près des mesures des capteurs spécifiques redondés 3ia,3ib, l’ évolution de la variance (ou écart-type) des deux estimations de biais est donc quasi- identique. Par conséquent, si l’ évolution de la variance (ou écart-type) d’une des deux estimations de biais est bien plus rapide que celle de l’ autre estimation de biais, c ’ est que la mesure associée à cette estimation de biais subit une dérive. La voie de mesure correspondant est donc en panne.

Ce mode de réalisation permet notamment de couvrir le cas où la panne a un effet sur la mesure compensant l’ erreur de modélisation et rendant potentiellement plus difficile la localisation de la panne avec le premier mode de réalisation alternatif.

Pour réaliser cela, on mémorise sur une fenêtre glissante les estimations de biais û _L , û _x à chaque itération de l’observateur par filtre de Kalman. Lorsqu’un nombre prédéfini de valeurs sont mémorisées, on détermine la variance ou l’ écart-type des estimations du biais de la première voie de mesure û _L et on détermine la variance ou l’ écart-type des estimations du biais de la deuxième voie de mesure û _x .

On compare les variances ou les écart-types obtenus et on émet un signal de sélection désignant la voie de mesure du capteur redondé pour laquelle la variance ou l’ écart-type de l’estimation du biais associée prend la valeur la plus faible.

Dans un troisième mode de réalisation alternatif, le système de commande selon l’invention permet de comparer l’ évolution du gradient des deux estimations de biais pour tenir compte des dérives du système.

Comme pour le deuxième mode de réalisation alternatif, on mémorise les estimations de biais û _L , û _x à chaque itération de l’observateur par filtre de Kalman. Lorsqu’un nombre prédéfini de valeurs sont mémorisées, on détermine le gradient des estimations du biais de la première voie de mesure û _L et on détermine le gradient des estimations du biais de la deuxième voie de mesure û _x .

On compare les gradients ainsi obtenus et on émet un signal de sélection désignant la voie de mesure du capteur redondé pour laquelle le gradient de l’ estimation de biais associée est le plus faible.

Il est également possible de configurer le système de commande selon l’invention pour détecter les pannes d’ actionnement. Dans le cas d’un moteur aéronautique, on peut citer les pannes d’ actionnement d’un doseur carburant. Pour réaliser cela, on peut réutiliser les sorties du dispositif 5a de type observateur à filtre de Kalman en entrée du dispositif de détection 6, illustré par la figure 3.

Le dispositif de détection 6 comprend un premier soustracteur 6a déterminant la différence entre la mesure de la première voie de mesure 3ia du capteur redondé et la mesure de la deuxième voie de mesure 3ib du même capteur redondé.

Un premier moyen de comparaison 6b détermine si la différence entre la mesure de la première voie de mesure 3ia du capteur redondé et la mesure de la deuxième voie de mesure 3ib du même capteur redondé est inférieure à un deuxième seuil S2. Si tel est le cas, le premier moyen de comparaison émet alors un premier signal à destination de la porte logique 6g.

Un deuxième moyen de comparaison 6c détermine si l’ estimation du biais de la première voie de mesure û _L est supérieure à un troisième seuil S3. Si tel est le cas, le deuxième moyen de comparaison 6c émet un premier signal à destination de la porte logique 6g.

Un troisième moyen de comparaison 6d détermine si l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure û _x est supérieure au troisième seuil S3. Si tel est le cas, le troisième moyen de comparaison 6d émet un premier signal à destination de la porte logique 6g.

Un deuxième soustracteur 6e détermine la différence entre l’ estimation du biais de la première voie de mesure û _L et l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure û _x .

Un quatrième moyen de comparaison 6f détermine si la différence entre l’ estimation du biais de la première voie de mesure û _L et l’ estimation du biais de la deuxième voie de mesure û _x est inférieure à un quatrième seuil S4, avec une hystérésis tenant compte de la précision des deux voies de mesure du capteur redondé. En effet, en cas de panne de l’ actionneur, l’ estimation des deux biais est censée être quasi-identique à l ’erreur de mesure des voies de mesure du capteur redondé près. La présence de l’hystérésis permet de tenir compte de cela. Si tel est le cas, le quatrième moyen de comparaison 6f émet un premier signal à destination de la porte logique 6g. La porte logique 6g transmet un signal lorsque toutes ses entrées reçoivent un premier signal, et pas de signal sinon, ce qui permet de détecter la panne d’ actionnement. Le système de commande selon l’invention peut être configuré pour être appliqué aux capteurs spécifiques redondés mesurant la position des vérins de géométrie variable LVDT (acronyme anglophone pour « Linear Variable Differential Transforme ») comprenant notamment une valve de dosage carburant FMV (acronyme anglophone pour « Fuel Metering Valve » et calages variables des stators du compresseur haute pression VSV (acronyme anglophone pour « Variable Stator Valve »). Il peut également être appliqué à la mesure de la température en entrée du compresseur haute pression, ou à la mesure de pression statique en entrée de la chambre de combustion d’un moteur pour aéronef.