Modelisation d'une servovalve electropneumatique en vue de son dimensionnement et de son optimisation

par MUSTAPHA AROUS

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de P. André.

Soutenue en 1997

à Besançon .

mots clés

Résumé

En etudiant le comportement des servovalves de type buse-palette, et plus precisement celles a lame piezo-electrique, un nouveau prototype a ete concu. La palette est constituee par une lame metallique (alliage bronze-berylium) actionnee par un empilement piezo-electrique. L'originalite de ce prototype est qu'il utilise un systeme d'amplification mecanique resultant de la lame en flambement associe a un actionneur piezo-electrique travaillant en mode extension-contraction. Pour une meilleure modelisation de la servovalve, nous l'avons divisee en trois blocs : bloc de commande, bloc de pression et bloc d'amplification mecanique. Dans un premier temps, nous avons considere la lame aux extremites simplement appuyees sur des ves. En se fixant une valeur bien definie du gain de l'amplificateur mecanique, c'est-a-dire se donner une fleche, nous avons evalue les efforts pneumatiques qui peuvent s'exercer sur la lame. L'association de ces efforts a la force de flambement determine la valeur de la force que doit vaincre l'actionneur piezo-electrique pour pouvoir s'etendre. Dans un second temps, et pour eviter qu'elle ne glisse entre les ves, nous avons considere la lame aux extremites encastrees. Partir de l'extension de l'empilement piezo-electrique et du systeme d'amplification qui lui est associe, nous avons obtenu des deplacements suffisants de la lame tout en presentant une certaine raideur et une quasi absence d'hysteresis. Le modele experimental ainsi obtenu, compare au modele theorique, fournit une tres bonne correlation : erreur maximale de l'ordre de 2%. Par ailleurs, nous avons releve quelques caracteristiques dynamiques de la servovalve lors de la commande par calculateur et nous avons essaye d'identifier son comportement. La modelisation reste valable dans le cas d'une miniaturisation par homothetie de la servovalve. Toutefois il conviendrait de reprendre cette modelisation si les dimensions descendent en dessous de l'ordre du millimetre pour des applications en micro robotique.

Titre traduit

Modeling of an electropneumatical servovalve in order to dimension and optimize it

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