Essais en performance

Ce paragraphe aborde les performances en détection des surveillances proposées. Les essais sont réalisés sur le BIS couplé à un modèle d’actionneur, ainsi que sur le Simulateur de Vol. Différents types de pannes sont injectés de manière artificielle et les booléens de détection associés à chaque méthode de surveillance sont observés.

Les performances en détection de la technique à base de filtre de Kalman, présentée dans le paragraphe II.3.2, sont évaluées à l’aide du BIS couplé à un modèle d’actionneur, par l’injection des embarquements avec des dynamiques entre 5°/s et 60°/s. Des améliorations par rapport à l’état de l’art industriel sont constatées pour des vitesses allant jusqu’à 40°/s. Pour des dynamiques plus rapides, les méthodes actuellement en place présentent de meilleures performances. L’application en parallèle des deux méthodologies de détection (avec et sans le filtre de Kalman) pourrait ainsi être envisagée. Une autre solution pourrait être l’utilisation simultanée du test RC2 appliqué dans l’espace paramétrique, qui semble offrir de bonnes performances en détection pour les embarquements très rapides.

Pour la Méthode II et la Méthode III, les performances en détection sont évaluées en simulant (sur le Simulateur ou sur le BIS couplé à un modèle d’actionneur) des blocages à n’importe quelle amplitude, mais surtout à des positions autour de 0. On rappelle que ce type de panne est le plus contraignant car il reste non détecté par l’état de l’art actuel. Un exemple de grippage est illustré sur la Figure IV-13.

Figure IV-13 : Blocage à 0 sur le BIS couplé au BA

La panne est détectée par les deux techniques de surveillance (Figure IV-14). Pour la Méthode II, on remarque un passage rapide du paramètre estimé vers 0. Cependant, le retard à la

détection est relativement important car conformément à la procédure décrite dans le paragraphe III.2.4.2, la panne est détectée une fois que la valeur absolue de l’ordre est supérieure à un seuil donné. Un temps de confirmation est également appliqué pour les deux méthodes. L’ensemble des essais montre que les techniques présentées apportent une nette amélioration en termes de performances en détection par rapport à l’état de l’art industriel actuel, car elles offrent la possibilité de détecter des grippages à n’importe quelle amplitude.

Figure IV-14 : Comportement des Méthodes II et III suite à l’apparition d’un blocage à 0

IV.3.3 Validation en vol

Les essais en vol représentent la dernière étape dans la phase de validation. Les avions d’essais en vol sont équipés d’instruments de mesure dédiés. Environ 10000 paramètres de vol peuvent être enregistrés à bord et une partie est envoyée à une station sol afin d’être analysée en temps réel. Ces essais sont uniquement utilisés pour évaluer la robustesse des méthodes.

A l’heure actuelle, seulement l’approche à base de filtre de Kalman, dédiée à la détection d’un embarquement (voir la section II.3.2) a été testée en vol. La robustesse des filtres à gain variable et à gain fixe, avec les paramètres de réglage optimisés, a été évaluée pendant 34 vols d’essais, soit plus de 70 heures de vol. En fonctionnement normal et pour un seuil et un temps de confirmation donnés, aucune fausse alarme n’a été constatée. A titre d’exemple, dans la Figure IV-15, on remarque le signal d’erreur Résidu A de l’état de l’art et le signal d’erreur Résidu B obtenu suite à l’application du filtre de Kalman de 2^nd ordre en régime stationnaire (25). Les résultats correspondent à une minute de vol enregistrée pendant deux vols d’essais différents. Le résidu filtré est obtenu avec le réglage optimisé pour la détection d’un embarquement, conformément à la procédure présentée dans la section II.3.2.3.

Chapitre IV – Intégration et résultats expérimentaux

Figure IV-15 : Comportement des résidus normalisés pour la détection d’un embarquement

pendant les essais en vol

IV.4 Conclusion

Dans ce dernier chapitre, les techniques proposées, avec les paramètres de réglage optimisés, ont été validées sur les installations de tests d’Airbus. Les essais en robustesse et en détection sous OCASIME, sur le simulateur de vol et sur le BIS, ont confirmé les résultats que nous attendions suite à la simulation numérique. Tout d’abord, des manœuvres classiques, ainsi que des tests en conditions extrêmes et parfois peu réalistes pour un vol normal (des ordres envoyés en très haute fréquence, le mouvement du manche de butée haute en butée basse en très peu de temps), ont montré que les méthodes présentées maintiennent le haut niveau de robustesse de la surveillance actuelle. On rappelle que pour les techniques à base de filtre de Kalman, la robustesse est maintenue, tout en diminuant de manière considérable le seuil actuel de détection et en gardant une dynamique rapide.

Dans un second temps, des essais en détection ont été réalisés par l’injection des embarquements avec des dynamiques variables et des blocages à différentes positions. Dans le cas du filtre de Kalman, le gain au niveau des seuils de détection, se traduit respectivement par un gain de 50% sur l’amplitude minimale de blocage détectable et par un gain sur le retard à la détection d’un embarquement avec une dynamique de 40°/s maximum. Les essais sur les installations d’Airbus ont également mis en évidence les performances des approches développées au Chapitre III (destinées au grippage uniquement), capables de détecter les blocages à n’importe quelle position, même autour de 0°.

Concernant le test de décision RC2 appliqué dans l’espace paramétrique, la simulation numérique a montré de bonnes performances en détection pour les embarquements rapides. Ces résultats restent toutefois à confirmer par les essais sur le banc de tests (qui sont actuellement en cours de réalisation), afin de conclure si le retard à la détection est inférieur à

celui de l’état de l’art. En effet, la surveillance actuelle détecte presque instantanément les embarquements rapides. De plus, il est délicat de quantifier ce retard à l’aide des simulations sur le jeu de données, car il est difficile d’obtenir la réaction exacte de l’avion (et plus précisément de la position de la gouverne) suite par exemple à l’injection d’un embarquement sur le courant envoyé sur la servovalve.

Finalement, la robustesse du filtre de Kalman dédié à la détection d’un embarquement a également été confirmée pendant les essais en vol A380. Fort des résultats obtenus, les autres techniques proposées pourraient elles aussi être soumises à des campagnes de validation en vol. Cette étape représenterait un grand pas vers l’objectif final, c'est-à-dire vers leur implantation dans le calculateur de vol des futurs programmes Airbus.