FR2609339A1 - Pressure regulator esp. for vehicle brakes - Google Patents
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Abstract
Description
Régulateur de pression.Pressure regulator.
L'invention se rapporte a un régulateur de pression, en particulier régulateur de pression de freinage pour des véhicules avec au moins une électro-valve susceptible d1être actionnée par un signal électrique, avec un transducteur pression-tension pour produire un signal de valeur instantanée qui est proportionnel à la pression à régler, avec un générateur de la valeur de consigne de la pression, avec un comparateur pour produire un signal d'écart du réglage entre le signal de valeur instantanée et un signal de valeur de consigne et avec un régulateur relié au comparateur et qui est réalisé avec une partie proportionnelle et une partie intégrale. Un tel régulateur de pression est connu par le document DE-OS 28 11 345.Des régulateursdepres- sion similaires sont également connus par les brevets
US-Sen 3402 972, 3398 993, 3807 810 et par les brevets
DE-Sen 11 60 491 et 11 00 672. En bref, on applique à ces régulateurs de pression, pour des freins, un signal électrique de demande de freinage, c'est-à-dire le signal de valeur de consigne UsOll. Un capteur de pression mesure la pression qui règne momentanément à la sortie du régulateur, il transforme cette pression en une tension électrique et transmet cette valeur instantanée Uist au régulateur. Le régulateur commande, en fonction de l'écart entre valeur de consigne et valeur instantanée, la valve d'admission ou la valve d'évacuation, afin de rendre la valeur instantanée égale à la valeur de consigne.The invention relates to a pressure regulator, in particular brake pressure regulator for vehicles with at least one solenoid valve capable of being actuated by an electrical signal, with a pressure-voltage transducer to produce an instantaneous value signal which is proportional to the pressure to be adjusted, with a generator of the pressure setpoint, with a comparator to produce a signal of deviation of the adjustment between the instantaneous value signal and a setpoint signal and with a connected regulator to the comparator and which is carried out with a proportional part and an integral part. Such a pressure regulator is known from document DE-OS 28 11 345. Similar pressure regulators are also known from patents
US-Sen 3402 972, 3398 993, 3807 810 and by patents
DE-Sen 11 60 491 and 11 00 672. In short, an electrical braking request signal is applied to these pressure regulators, for brakes, that is to say the signal for the set value UsOll. A pressure sensor measures the pressure which momentarily prevails at the outlet of the regulator, it transforms this pressure into an electric voltage and transmits this instantaneous value Uist to the regulator. The regulator controls, according to the difference between setpoint and instantaneous value, the inlet valve or the outlet valve, in order to make the instantaneous value equal to the setpoint.
Afin d'améliorer la qualité du réglage, on a réalisé, dans le cadre du document DE-OS 28 11 345, les valves d'évacuation et d'admission sous la forme de cé que l'on désigne par des valves proportionnelles qui, modifient, en définitive, leur section transversale d'ouverture en fonction de l'écart de réglage. Le régulateur possède également une partie intégrale (régulateur-PI) afin de pouvoir régler même de faibles écarts de réglage et pour rendre le régulateur très largement indépendant de toute hystérèse. In order to improve the quality of the adjustment, in the context of document DE-OS 28 11 345, the discharge and intake valves have been produced in the form of ce which are designated by proportional valves which, ultimately modify their opening cross-section as a function of the adjustment deviation. The regulator also has an integral part (regulator-PI) in order to be able to regulate even small differences of adjustment and to make the regulator very largely independent of any hysteresis.
L'invention a pour objet d'améliorer le régulateur du genre rappelé en tête du présent mémoire de façon qu'il puisse fonctionner plus rapidement, donc posséder une fréquence de coupure plus élevée, tout en opérant sans hystérèse et de façon stable. The object of the invention is to improve the kind of regulator mentioned at the head of this memo so that it can operate more quickly, therefore having a higher cut-off frequency, while operating without hysteresis and in a stable manner.
Dans un régulateur du genre rappelé en tête du présent mémoire, ce probleme est résolu grâce au fait qu'il est prévu un différenciateur auquel on explique le signal de valeur instantanée, que sont prévus des dispositifs qui, en fonction du signal de sortie du différenciateur, modifient l'amplification proportionnelle du régulateur. In a regulator of the kind mentioned at the head of this memo, this problem is solved by virtue of the fact that there is provided a differentiator to which the instantaneous value signal is explained, that devices are provided which, depending on the output signal of the differentiator , modify the proportional amplification of the regulator.
D'une façon générale, les exigences pour ce qui concerne la rapidité, la stabilité, l'absence d'hystérèse sont, partiellement de nature contraire dans le cas de régulateurs. Pour l'absence d'hystérèse, il faut absolument prévoir une partie intégrale du régulateur. In general, the requirements with regard to speed, stability, the absence of hysteresis are, partially of opposite nature in the case of regulators. For the absence of hysteresis, it is essential to provide an integral part of the regulator.
Mais elle agit, pour de faibles constantes de temps, de façon déstabilisante, en particulier dans le cas où l'on prévoit une partie proportionnelle élevée (amplification proportionnelle élevée). Inversement, on peut, il est vrai, augmenter la rapidité à l'aide d'une partie différentielle (régulateur PID), mais ceci a toutefois et également une action de déstabilisation.But it acts, for low time constants, in a destabilizing manner, in particular in the case where a high proportional part is provided (high proportional amplification). Conversely, we can, it is true, increase the speed using a differential part (PID regulator), but this has however and also a destabilizing action.
L'idée fondamentale de l'invention réside donc dans le fait de commuter l'amplification proportionnelle à des valeurs plus élevées, lors de modifications rapides de la valeur de consigne, c'est-à-dire lors de gradients raides des valeurs de consigne. Grâce à l'amplification proportionnelle accrue, on réduit le temps de réponse des électro-valves, et la zone électrique "morte" des électro-valves est traverse de façon plus rapide. Si le gradient de la valeur de consigne chute à nouveau en-dessous d'une valeur-limite, la partie proportionnelle est ramenée à sa valeur faible. Une autre amélioration de la stabilité peut être obtenue en faisant en sorte que pour l'amplification proportionnelle plus élevée, on débranche la partie intégrale et on la rajoute si la partie proportionnelle a été ramenée à sa valeur faible. On obtient ainsi l'absence d'hystérèse et le réglage devient plus stable.Une autre amélioration est obtenue grâce au fait que pour un changement de signe de l'écart de réglage, on ramène à zéro la partie intégrale et on laisse augmenter, à partir de la valeur zéro, la grandeur de réglage avec le signe correct. Pour une constante de temps prédéterminée de la partie intégrale, on peut ainsi réduire le temps mort de sa partie qui serait nécessaire pour amener la grandeur de réglage d'une valeur momentanée et fortuite, avec le signe opposé, à la valeur nulle. On augmente donc la rapidité, sans nuire à la stabilité. The fundamental idea of the invention therefore resides in the fact of switching the proportional amplification to higher values, during rapid modifications of the reference value, that is to say during steep gradients of the reference values. . Thanks to the increased proportional amplification, the response time of the solenoid valves is reduced, and the "dead" electrical zone of the solenoid valves is crossed more quickly. If the gradient of the setpoint falls again below a limit value, the proportional part is reduced to its low value. Another improvement in stability can be obtained by ensuring that for the higher proportional amplification, the integral part is disconnected and it is added if the proportional part has been brought back to its low value. The absence of hysteresis is thus obtained and the adjustment becomes more stable. Another improvement is obtained thanks to the fact that for a change of sign of the adjustment deviation, the integral part is brought back to zero and allowed to increase, at from the zero value, the adjustment variable with the correct sign. For a predetermined time constant of the integral part, one can thus reduce the dead time of its part which would be necessary to bring the variable of adjustment from a momentary and fortuitous value, with the opposite sign, to the zero value. Speed is therefore increased, without compromising stability.
Un exemple d'exécution de l'invention sera ex plicité à l'aide du dessin, dans lequel
la figure 1 montre le schéma de principe d'une installation de freinage régulée, et
la figure 2 est un schéma-bloc d'un exemple d'exécution du régulateur de pression selon l'invention. An exemplary embodiment of the invention will be explained using the drawing, in which
FIG. 1 shows the block diagram of a regulated braking installation, and
Figure 2 is a block diagram of an exemplary embodiment of the pressure regulator according to the invention.
Dans la figure 1, le milieu (par exemple de l'air ou un liquide hydraulique), dont la pression doit être réglée, passe, par l'intermédiaire d'une conduite 1, à une soupape d'arrêt 2 (soupape d'admission) et peut etre évacué par l'intermédiaire d'une seconde soupape d'arrêt 3 (soupape d'évacuation). Entre la soupape ou la valve d'admission et d'évacuation 2 et 3, est prévue une conduite 4 qui mène a un cylindre de frein 5. A cette conduite 4 est également relié un transducteur pression-tension 6, du type électromécanique, transducteur auquel on applique, du côté entrée, a pression pneumatique ou hydraulique et qui fournit, du côté sortie, sur un conducteur électrique 7, un signal électrique Uist qui est proportionnel à la pression.Ce signal de valeur instantanée est appliqué à un régulateur 8 qui, comporte, selon l'invention, une partie proportionnelle et une partie intégrale. On le désigne également par régulateur PI. Le régulateur peut aussi avoir, en plus, une partie D (partie différentielle) et être, par voie de conséquence, un régulateur PID. Par l'intermédiaire de conducteurs électriques 9 et 10, on commande la soupape d'admission 2 et la soupape d'évacuation 3 de façon que la pression souhaitée soit réglée, laquelle pression est appliquée, par l'intermédiaire d'un signal de valeur de pression de consigne U5011, convoyé à l'aide d'un conducteur électrique 11, au régulateur 8. In FIG. 1, the medium (for example air or a hydraulic fluid), the pressure of which must be adjusted, passes, via a line 1, to a shut-off valve 2 ( intake) and can be evacuated via a second shut-off valve 3 (exhaust valve). Between the inlet or outlet valve or valve 2 and 3, there is provided a line 4 which leads to a brake cylinder 5. To this line 4 is also connected a pressure-voltage transducer 6, of the electromechanical type, transducer which is applied, on the inlet side, at pneumatic or hydraulic pressure and which provides, on the outlet side, on an electrical conductor 7, an electrical signal Uist which is proportional to the pressure. This instantaneous value signal is applied to a regulator 8 which , comprises, according to the invention, a proportional part and an integral part. It is also designated by PI regulator. The regulator can also have, in addition, a D part (differential part) and therefore be a PID regulator. Via the electrical conductors 9 and 10, the intake valve 2 and the discharge valve 3 are controlled so that the desired pressure is adjusted, which pressure is applied, by means of a value signal. setpoint pressure U5011, conveyed using an electrical conductor 11, to regulator 8.
Dans une installation de freinage il s'agit donc d'un signal de demande de freinage.In a braking system it is therefore a brake demand signal.
La figure 2 montre le régulateur tel qu'il est réalisé selon l'invention. Les'signaux de valeur de consigne et de valeur instantanée UsOll et Uist (sont convoyés, par les conducteurs 11 et 7 de la figure 1) à un comparateur 12 qui forme la différence entre U et Uist. Ce signal differentiel est également désigné, d'une façon générale, par l'écart de réglage bU. En plus, le signal de valeur de consigne est appliqué à un différenciateur 13 qui forme la dérivee par rapport au temps, donc d U50ll/dt. Le signal de l'écart de réglage
AU est appliqué, par l'intermédiaire d'un commutateurinverseur 14, au régulateur 15. Ce régulateur possède une amplification proportionnelle avec un premier facteur d'amplification (faible).Une seconde sortie du commutateur-inverseur 14 est appliquée à un second régulateur 16 qui ne possède pas de partie intégrale, dont l'amplification proportionnelle (partie P) est toutefois supérieure à celle du régulateur 15.Figure 2 shows the regulator as it is produced according to the invention. The signals of setpoint and instantaneous value UsOll and Uist (are conveyed, by the conductors 11 and 7 of FIG. 1) to a comparator 12 which forms the difference between U and Uist. This differential signal is also generally designated by the adjustment deviation bU. In addition, the setpoint signal is applied to a differentiator 13 which forms the drift with respect to time, therefore d U50ll / dt. The signal of the adjustment deviation
AU is applied, via a reversing switch 14, to regulator 15. This regulator has proportional amplification with a first amplification factor (low). A second output of reversing switch 14 is applied to a second regulator 16 which does not have an integral part, the proportional amplification of which (part P) is however greater than that of the regulator 15.
Le signal de sortie du différenciateur 13 commande la position de commutation du commutateur-inverseur 14. Si le signal de sortie du différenciateur 13 se situe en-dessous d'une valeur de seuil prédéterminée, le com- mutateur-inverseur 14 assume la position représentée dans la figure 2, pour laquelle le comparateur 12 est relié au régulateur 15. Si par contre le signal de sortie du différenciateur 13 est supérieur à la valeur de seuil prédéterminée, ce qui signifie que la valeur de consigne change avec des gradients raides, le commutateur-inverseur 14 passe dans son autre position de commutation, dans laquelle le signal de sortie du comparateur 12 est appliqué à l'amplificateur 16.En-dessous de la valeur de seuil du gradient du signal de valeur de seuil, le régulateur PI, 15, est en fonctionnement la partie proportionnelle relativement faible, ainsi que la partie intégrale sont en fonctionnement. Par contre, au-dessus de la valeur de seuil du gradient de la valeur de consigne, seul le "régulateur" 16 est actif, lequel régulateur possède une partie proportionnelle élevée mais par contre il ne possède aucune partie intégrale. Les signaux de sortie (parmi lesquels un seul est actif) des régulateurs 15 et 16 sont appliqués à un étage final 17 qui commande alors les électro-valves correspondantes (par exemple les électro-valves 2 et 3 de la figure 1). De préférence, on utilise ce que l'on désigne par des valves proportionnelles selon le document DE-OS 28 11 345.L'étage final 17 comporte alors un générateur d'impulsions dont la fréquence est modifiée en fonction du signal d'entrée, c'est-à-dire du signal de sortie des régulateurs 15 et 16. The output signal of the differentiator 13 controls the switching position of the change-over switch 14. If the output signal of the differentiator 13 is below a predetermined threshold value, the change-over switch 14 assumes the position shown in FIG. 2, for which the comparator 12 is connected to the regulator 15. If on the other hand the output signal of the differentiator 13 is greater than the predetermined threshold value, which means that the set value changes with steep gradients, the reversing switch 14 passes to its other switching position, in which the output signal from comparator 12 is applied to amplifier 16. Below the threshold value of the gradient of the threshold value signal, the PI regulator, 15, the relatively small proportional part is in operation, as well as the integral part are in operation. On the other hand, above the threshold value of the gradient of the set value, only the "regulator" 16 is active, which regulator has a high proportional part but on the other hand it has no integral part. The output signals (of which only one is active) from regulators 15 and 16 are applied to a final stage 17 which then controls the corresponding solenoid valves (for example the solenoid valves 2 and 3 of FIG. 1). Preferably, what is designated by proportional valves according to document DE-OS 28 11 345 is used. The final stage 17 then comprises a pulse generator whose frequency is modified as a function of the input signal, that is to say the output signal from regulators 15 and 16.
En outre, le signal de sortiebU du comparateur 12 est appliqué à un circuit de commutation 18 qui reconnaît si le signe de AU change, c'est-à-dire si l'écart de réglage est positif ou négatif, donc si la pression doit être augmentée ou doit être abaissée. A chaque changement de signe, le circuit de commutation 18 produit un signal de sortie, par exemple sous la forme d'une impulsion qui est appliquée à un circuit de remise à l'état initial 19 pour la partie intégrale du régulateur 15. De ce fait, à chaque changement de signe de l'écart de réglage, la partie intégrale du régulateur 15 est ramenée a la valeur zéro à partir de laquelle l'écart de réglage continue à être intégré dans un sens ou dans l'autre, suivant le signe de l'écart de réglage. Dans le cas d'un saut brutal de l'écart de réglage, l'intégrateur du régulateur 15 n'a pas besoin d'intégrer dans un sens ou dans l'autre à partir de la valeur qui existe momentanément, jusqu'a arriver à la ligne zéro, ce qui bien entendu demande un certain temps ; il procédera plutôt et immédiatement à un retour a la valeur zéro, avec pour conséquence que le régulateur répond plus rapidement. In addition, the output signalbU of comparator 12 is applied to a switching circuit 18 which recognizes whether the sign of AU changes, that is to say whether the adjustment deviation is positive or negative, therefore if the pressure must be increased or must be lowered. At each change of sign, the switching circuit 18 produces an output signal, for example in the form of a pulse which is applied to a reset circuit 19 for the integral part of the regulator 15. From this done, at each change of sign of the adjustment deviation, the integral part of the regulator 15 is brought back to the zero value from which the adjustment deviation continues to be integrated in one direction or the other, depending on the sign of adjustment deviation. In the case of a sudden jump in the adjustment deviation, the integrator of the regulator 15 does not need to integrate in one direction or the other from the value which exists momentarily, until arriving the zero line, which of course takes a while; rather, it will immediately return to zero, with the consequence that the regulator responds more quickly.
Tous les détails techniques qui ont été décrits ci-dessus et qui sont contenus dans les revendications ainsi que dans le dessin, peuvent être combinés de façon quelconque pour donner le résultat escompté. All the technical details which have been described above and which are contained in the claims as well as in the drawing, can be combined in any manner to give the expected result.
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