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Correspondants: Yann LABIT & Pascal IZZO
1 Matlab Expo 2014 - Paris
Le LAAS-CNRS & Airbus Helicopters Les enjeux Le projet
Description
Méthodes de codage avec Simulink Points forts
Conclusion & Perspectives 2 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
3 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
4 Matlab Expo 2014
Chercheurs : 496
91 Chercheurs CNRS
127 Enseignants-Chercheurs
6 Chercheurs CDD
35 Post-doctorants
237 Doctorants
ITA/ITAOS : 145
90 ITA CNRS
14 ITAOS
41 ITA Contractuels
Les contributeurs au LAAS: C. Albea-Sanchez, F. Gouaisbaut, Y. Labit, V. Mahout LAAS-CNRS
5 Matlab Expo 2014
Thématiques sous-jacentes : - Conception (analyse et synthèse de systèmes) - Energie (production, stockage, conversion) - Perception physique (capteurs & traitements) - Réseaux (mesh et ad-hoc, internet QoS, temps réel) - Mobilité (réseaux mobiles, robots) - Autonomie (apprentissage, décision, adaptation) - Interprétation et Commande (analyse et action) - Sécurité Sûreté de Fonctionnement (protection de vie privée)
ADREAM Supports pour la Conception, la Validation, l’Expérimentation de ces Systèmes, comportant: - des Projets de recherche concertés - des Plates-formes de conception: CAO, Réseau, Robotique, Systèmes Embarqués et Energie - un Bâtiment Instrumenté à Energie Optimisée
LAAS-CNRS
6 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
7 Matlab Expo 2014
le 2 janvier 2014
23,000 collègues +12,000 hélicoptères en service
présent dans 150 pays civil et militaire
Les contributeurs à Airbus Helicopters: J.M. Allietta, P. Izzo LAAS-CNRS
8 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
9 Matlab Expo 2014
Pour le LAAS-CNRS : ✓ Multi-échantillonnage, performances, lois de commande,
synchronisation, développement de simulateur, supervision. Pour Airbus Helicopters :
✓ Simulateur facilement manipulable (Matlab /Simulink beginner), tests en simulation des modes (normal, dégradé) pour le pilotage pour un passage vers le test réel.
contrat 1
Modèle initial TC (A. Hel.)
Modèle TD et
Simulateur Simulink
contrat 2 contrat 3
Système de
monitoring
Génération code C et
supervision
LAAS-CNRS
10 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
Exploiter les capacités de l’outil Simulink pour construire un simulateur (non temps réel) des servocommandes (en technologie numérique) sur
un hélicoptère type NH90
Les contraintes techniques: - Présence de redondances; - Boucles multiples d’asservissement; - Utilisation de blocs numériques (TZ); - Gestion de plusieurs périodes d’échantillonnage et synchronisation; - Résultats accessibles rapidement (global ou point par point); - Signaux de types différents; - Validité des chaines et échanges d’informations.
11 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
Le but de ce projet est de construire un simulateur Simulink afin d’évaluer le passage en technologie numérique des 4 calculateurs analogiques assurant le contrôle de 4 actionneurs hydrauliques à redondance quadruple montés sur hélicoptère type NH90.
A partir du modèle analogique d’asservissement déjà réalisé et du modèle discrétisé sous Matlab (phase amont réalisée par C. Albea-Sanchez et F. Gouaisbaut), il s’agit de numériser et d’adapter les boucles d’asservissements en vérifiant, par Simulink, que la technologie numérique n’engendre aucun problème de performances (stabilité, précision…) en modes nominal et dégradé.
12 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
13 Matlab Expo 2014
Pour 1 information sur un axe FORE:
Chaine dupliquée 4 fois
Pour une chaine:
Lane a (Control) et Lane b (monitoring)
LAAS-CNRS
14 Matlab Expo 2014
Pour une chaine:
Lane a (Control) et Lane b (monitoring)
Pour une lane « control »:
3 boucles d’asservissement 3 fréquences d’échantillonnage
Difficulté supplémentaire: transmission et synchronisation des informations inter-chaines
LAAS-CNRS
15 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
16 Matlab Expo 2014
AXE FORE / CHAINE 1 / LANE a (Control)
AXE FORE / CHAINE 1 / LANE b (monitoring)
LAAS-CNRS
17 Matlab Expo 2014
Asservissement en position (vérin) à Freq1 Asservissement en position (distributeur) à Freq2
Asservissement en courant (moteur) à Freq3
Difficulté supplémentaire: gérer la transmission et synchronisation des informations inter-chaines (valeurs et validités)
LAAS-CNRS
18 Matlab Expo 2014
AXE FORE - REFERENCE
CONTROL & MONITORING CHANNEL 1 (PRIM 1)
CONTROL & MONITORING CHANNEL 2 (PRIM 2)
CONTROL & MONITORING CHANNEL 3 (SEQ 1)
CONTROL & MONITORING CHANNEL 4 (SEQ 2)
LAAS-CNRS
19 Matlab Expo 2014
Système de supervision
Modèle des 4 chaines (Prim1 & 2, Seq1 & 2)
=4*2*3 = 24 boucles d’asservissement pour un axe
Données disponibles Interface de pannes Générateur de référence Menu Général LAAS-CNRS
20 Matlab Expo 2014
Lecture de fichier .pdf (notice d’utilisation) Mode d’initialisation (clic simple, (re)mise à jour des variables)
Modification des fréquences d’échantillonnage
Modification des paramètres de monitoring Démarrage de Simulation (clic simple, avec options)
Graphiques des paramètres utiles (clic simple, routine .m)
Graphique spécifique (Appel par nom spécifique)
Consigne téléchargeable (fichier .csv par ex)
Conversion des paramètres utiles en fichier .xls (par ex)
LAAS-CNRS
21 Matlab Expo 2014
Graphiques des paramètres utiles (clic simple, routine .m)
LAAS-CNRS
POSITION
POSITION
COURANT
VITESSE
PANNES / DEFAUTS
22 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
23 Matlab Expo 2014
- Choix d’utiliser Simulink (& Matlab) pour un projet de SIMULATEUR de SERVOCOMMANDE pour hélicoptère type NH90. - Approche facilitée pour un utilisateur « débutant » Matlab/Simulink (modèle paramétrable).
Les contraintes:
- Présence de redondances; OK - Boucles multiples d’asservissement; OK - Utilisation de blocs numériques (TZ); OK - Gestion de plusieurs périodes d’échantillonnage et synchronisation; OK - Résultats accessibles rapidement; OK - Signaux de types différents; OK - Validité des chaines et échanges d’informations. OK
LAAS-CNRS
24 Matlab Expo 2014
Ce passage numérique (logique de contrôle) sera implémenté sur des cartes CPU (V. Mahout). L’implémentation CPU pourra traiter aussi les fonctions :
- Sélection des ordres venant des calculateurs de conduite du vol - Synchronisation entre chaines de commande actionneurs - Détection de pannes - Gestion de configuration
A terme, cette génération de code (C) sera testée sur un banc de test (Airbus Helicopters) afin de reproduire différents cas de fonctionnement (nominal, dégradé avec pannes…) et valider les performances pré-établies sur le simulateur.
LAAS-CNRS
25 Matlab Expo 2014 LAAS-CNRS
C. Albea-Sanchez, F. Gouaibaut, Y. Labit, V. Mahout {calbea, fgouaisb, ylabit, vmahout}@laas.fr
Responsables d’équipes et thèmes concernés: D. Arzelier (« Commande »): arzelier@laas.fr
K. Drira (« Communication »): drira@laas.fr
P. Izzo J. M. Allietta
{pascal.izzo, jean-marie.allietta}@airbus.com
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