Validation du modèle physique d’ EHA

1 p z 2 p 1 1 p z 2 p 1 K p C L 2 2 2 L S S 2 2 S L L + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = (I-20)

La sortie de cette boucle délivre la consigne de la boucle de régulation de vitesse. Cette dernière détermine l’amplitude du courant de référence ; elle est réalisée simplement avec un correcteur de type proportionnel-intégral, en assimilant la machine à un système du premier ordre.

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Enfin, la boucle de régulation de courant, la plus rapide, achève l’autopilotage de la MSAP. Le mode de commande dépend du modèle de cellule employé (cf. I.3.2.1). Ces techniques de contrôle sont détaillées dans le cadre de la partie expérimentale de ce mémoire (chapitre III).

I.3.2.6 Validation du modèle physique d’EHA

Pour valider le modèle physique développé, sa concordance est vérifiée par rapport à un modèle existant, conçu sous formalisme Bond Graph dans le mémoire de thèse [LAN06-2] à partir d’un équipement de référence. Le profil de mission utilisé pour cette comparaison représente une manœuvre d’évitement de l’avion ; il est donc contraignant pour les parties électriques et mécaniques. La simulation de la figure I.41 est réalisée avec le modèle moyen de convertisseur, puisque le modèle Bond Graph original ne prend pas en compte les phénomènes liés aux commutations.

Les réponses des deux modèles sont semblables en régime permanent. La position de la gouverne est correctement asservie. L’évolution des grandeurs de la chaîne cinématique et de la partie hydraulique ne fait apparaître que de faibles disparités.

Lors des régimes transitoires, des écarts plus importants peuvent apparaître au niveau des grandeurs électriques. En effet, l’utilisation des composants de la bibliothèque SABER peut occasionner une limitation de la précision de représentation si leur niveau de détail est insuffisant. Par exemple, le rendement de la pompe est en réalité différent selon le sens de transfert de la puissance, mais le composant logiciel ne permet pas d’intégrer ce phénomène. Globalement, les écarts observés restent raisonnables étant donnée la différence de représentation entre les deux modèles. De plus, l’objectif essentiel de notre modèle est sa représentativité physique et il n’a pas vocation à établir une similitude parfaite avec l’original

Modules génériques de conversion pour réseaux électriques aéronautiques

en régime impulsionnel. Sinon, d’autres modèles originaux de composants physiques auraient pu être implémentés, comme l’a été celui de la MSAP.

Pour les études à suivre, l’intérêt majeur du modèle physique réside dans la simulation du convertisseur. La représentation diffère entre les deux modèles au niveau de l’étage de conversion électromagnétique car, dans le modèle Bond-Graph, l’ensemble onduleur-MSAP est représenté par un hacheur alimentant une machine à courant continu. De par la vocation du modèle physique, le fonctionnement de l’onduleur doit être caractérisé plus précisément sur les plans électrique et thermique. De plus, il doit permettre de simuler des modes d’alimentations moins conventionnels et d’observer les phénomènes hautes fréquences avec la version instantanée de cellule de commutation.

Sur la figure I.41, la puissance électrique évolue de façon similaire pour les deux modèles. Elle subit des fluctuations importantes au cours du profil de mission, ce qui confirme le fonctionnement fortement impulsionnel de l’actionneur. Ponctuellement, lorsque des changements de position brusques sont imposés à la gouverne, la force que doit appliquer le vérin impose un fort afflux de puissance. Lorsque la gouverne doit être freinée à cause de son inertie ou de la force aérodynamique qui lui est appliquée, la puissance est renvoyée par l’ensemble onduleur-machine sur le bus continu où elle occasionne une élévation de la tension, puis elle est éventuellement dissipée par un hacheur rhéostatique. Au contraire, lorsque la position ne varie pas pendant un certain temps, il peut être observé que la machine ne fournit de l’énergie que pour fournir le couple antagoniste. Sa vitesse de rotation est alors quasiment nulle, ce qui traduit de faibles fuites hydrauliques, et la puissance prélevée sur le réseau est donc faible.

Chapitre I

En conclusion, le modèle physique établi est satisfaisant puisqu’il est suffisamment représentatif du fonctionnement de l’EHA et il est adapté aux études à mener.

• Tout d’abord, la convergence du solveur est assurée malgré la difficulté que constitue une telle association d’éléments hétérogènes.

• Il donne des résultats proches du modèle Bond Graph de référence et il offre en outre une modélisation précise des convertisseurs et une visualisation directe des phénomènes physiques.

• La modularité et les fonctionnalités des modèles imbriqués de cellules de commutation facilitent grandement la mise en œuvre de topologies de convertisseurs différentes et la réutilisation de ces modèles est aisée.

• Pour le profil représenté plus haut, la durée de simulation du modèle physique a été majorée de 260% par rapport à celle du modèle Bond Graph. Cela n’est pas très pénalisant puisque pour les études effectuées les profils de mission restent courts (<20s) et les temps de calculs n’excédent pas quelques minutes.

• D’autre part, ce modèle est évolutif et il peut encore être complexifié pour améliorer sa précision ou représenter des phénomènes supplémentaires.

• Enfin, comme la base convertisseur-machine est commune aux différentes applications considérées, le modèle est rapidement modifiable pour simuler des applications moins complexes, comme par exemple des ventilateurs ou des pompes.