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TRAVAUX PRATIQUES AUTO 0501 DEPARTEMENT EEA LICENCE EEEA 3ème année 1 - Régulat

TRAVAUX PRATIQUES AUTO 0501 DEPARTEMENT EEA LICENCE EEEA 3ème année 1 - Régulation d'un niveau d'eau 2 - Asservissement de vitesse 3 -Simulation Numérique 4 - Analyse temporelle des systèmes dynamiques avec MATLAB 5 - Simulation par Matlab/Simulink 6 - Volant à inertie- asservissement en position 1 TP1 Régulation de Niveau d'eau SOMMAIRE: 1 Objectifs du TP 2 2 Configuration du processus (Partie identification) 2 3 Caractéristique de transfert statique 2 3.1 Expérimentation 2 3.2 Exploitations pour chacune des configurations du processus 4 4 Réponse à un échelon constant 4 4.1 Expérimentations 4 4.2 Exploitations 4 5 Configuration processus (Partie régulation) 5 6 Etude en boucle fermée avec correction proportionnelle 5 6.1 Objectifs 5 6.2 Prédéterminations 5 6.3 Expérimentations 6 6.3.1 Réponse à un échelon constant 6 7 Correction proportionnelle et integrale (P.I.) 7 7.1 Objectifs 7 7.2 Prédéterminations 8 7.3 Expérimentations 8 7.3.1 Mode opératoire: 8 7.3.2 Relevés expérimentaux et exploitations 9 8 Correction proportionnelle, integrale et dérivée (P.I.D.) 9 8.1 Objectifs 9 8.2 Expérimentations 9 9 Comparaison P. / P.I. / P.I.D. 10 2 3 + M 3 M E2 M E1 Dpt EEA, Licence EEEA, AUTO 501 Régulation de niveau d'eau Sujet du TP n°1 1 1 O OB BJ JE EC CT TI IF FS S D DU U T TP P Il s'agit de déterminer un modèle de fonction de transfert du processus objet de l'étude, à partir d'essais expérimentaux, le système étant en boucle ouverte. Ce modèle sera déterminé pour un point de fonctionnement du système au voisinage d'une hauteur d'eau dans la colonne 1 de h1=20cm (soit 40% de la hauteur totale). Les grandeurs obtenues lors de ces essais seront utilisées pour déterminer les paramètres de réglages des différents correcteurs (P, PI, PID), aux TP suivants. 2 2 C CO ON NF FI IG GU UR RA AT TI IO ON N D DU U P PR RO OC CE ES SS SU US S ( (P PA AR RT TI IE E I ID DE EN NT TI IF FI IC CA AT TI IO ON N) ) Dans ce TP on étudie l'évolution du niveau d'eau dans la colonne 1, avec la configuration suivante: - le parcours d'alimentation se fera sans serpentin (l'eau ne passe pas dans le serpentin), - la fuite principale (commandée manuellement) sera maintenue ouverte, - la liaison entre les colonnes reste fermée. Les différents essais seront réalisés dans un premier temps sans fuite secondaire (commandée par l'électro-aimant), puis ensuite on refera ces mêmes essais avec la fuite secondaire. 3 3 C CA AR RA AC CT TE ER RI IS ST TI IQ QU UE E D DE E T TR RA AN NS SF FE ER RT T S ST TA AT TI IQ QU UE E 3.1 Expérimentation Vérification câblage S+ S - E + E E1 ERD005 + Q 4/20 mA 4/20 mA E1 T54310 E2 4/20 mA E2 E3 M + M 0/20 mA S - S+ I.R.P.I. 0/4 - 20 mA U + - + + - + + - Sr1 0/4 - 20 mA 0/4 - 20 mA 0/4 - 20 mA I 0/4 - 20 mA U I I I U U U SL1 M1 M2 M3 Sr2 0/10 V Ece Eci I 0% 100 % SL2 EL1 EL2 St ERD 010 000 3 I.R.P.I. ( Interface pour Régulations de Processus Commande en Boucle Ouverte ) Valeur 35.00 % Fermer l'interrupteur par un 'clic' gauche Processus Niveau d'eau Pour modifier la commande débit Comman Echelon Sr =45.0 % Pompe Sr N->A Sc1 4/20 mA Retard 4.00 s Serpentin Colonne 1 Demander l'enregistrement de la mesure du niveau dans colonne 1 en % par un 'clic' gauche sur la souri Colonne 2 N1 Im n1 Mesure niveau 1 Positionner une sonde pour mesurer le niveau dans colonne 1 en % par un 'clic' droit sur la souri 10.9 N2 Im n2Mesure niveau 2 DREG © Positionner une sonde pour mesurer le courant dans la boucle en mA Bac réservoir N<-A M3 4/20 mA 43. % N<-A M2 4/20 mA 45. % Dpt EEA, Licence EEEA, AUTO 501 Régulation de niveau d'eau Sujet du TP n°1 Configuration logiciel → Choisir le mode de commande "En boucle ouverte": pour cela "cliquer" sur les menus successifs: → Connecter la sortie régulateur à la commande débit pompe: pour cela "cliquer" dans la zone repérée au dessus du commutateur. → Positionner une sonde de mesure sur la mesure du niveau d'eau dans colonne n°1 repérée MN1 : pour cela "cliquer droit" dans la zone circulaire au dessous du point MN1 . → Configurer le processus → configuration SANS serpentin → Pour différentes valeurs de repos, dans la plage 0% à 100%, avec des pas de 10%, relever la valeur affichée de la mesure du niveau dans la colonne 1 (en %), le courant dans la boucle (en mA), et la hauteur d'eau atteinte dans la colonne 1 (en cm). Remarques: -Bien vérifier, à chaque relevé que le régime permanent ést atteint. - Pour changer la valeur de repos il suffit de "cliquer" dans la zone repérée "Valeur de repos" et d'introduire une nouvelle valeur). Reporter les résultats dans un tableau de mesure. Schéma synoptique pour cette série d'essais Boucle Ouverte Mode de commande Choisir 4 Dpt EEA, Licence EEEA, AUTO 501 Régulation de niveau d'eau Sujet du TP n°1 3.2 Exploitations pour chacune des configurations du processus → A partir des points relevés expérimentalement tracer la caractéristique statique MN1 = f (Sr) → Conclure sur la linéarité de cette caractéristique. → Déterminer la valeur de Sr (notée Sr0 ) qui conduit à une mesure la valeur particulière MN1 = 40%. Ce point de fonctionnement sera appelé point de repos. → Déterminer la pente de la caractéristique statique au point de repos (MN1 = 40%). 4 4 R RE EP PO ON NS SE E A A U UN N E EC CH HE EL LO ON N C CO ON NS ST TA AN NT T 4.1 Expérimentations → Configurer les périodes d'échantillonnage de mesure de 0,5 s et de régulation externe de 0,1 s. Pour cela 'cliquer' sur "Configurer" puis "Echantillonnage …" puis "Mesure" et enfin mettre la valeur de 1s et faire de même pour "Régulateur externe. → Choisir une valeur de repos égale à Sr = Sr0 - 5% → Choisir une commande de type "Echelon constant" et une "Valeur C" égale à Sr0 + 5% pour cela "cliquer" sur le bloc "Commande" puis sur le bouton , introduire la valeur de C , choisir une valeur de retard d'application de la commande égal à 4S et enfin "cliquer" sur "Valider". → Valider les points d'enregistrement, d'abord MN1 puis Sr , en "cliquant" dessus. → Veiller à ce que l'enregistrement soit en mode 'Stop' → Appliquer l'échelon en "cliquant" sur le commutateur ce qui aura pour effet de démarrer l'enregistrement ( se met en mode 'start') → Visualiser la réponse temporelle en "cliquant" sur le bouton 4.2 Exploitations Identification Montrer que l'on peut mettre la fonction de transfert du système en boucle ouverte sous la forme ci-contre (système du premier ordre): → A partir de la courbe de réponse expérimentale, déterminer MN1 = m(∞) - m( 0 ). En déduire le coefficient de transfert en variation et en boucle ouvert: Gvo = MN1 /Sr G vo 1+ τ p (p) O = 5 Sr(t)  c t MN1 (t) m(∞)  1  2  m m(0) t1 t t 2 2 t2 − t1 ln 1   = Dpt EEA, Licence EEEA, AUTO 501 Régulation de niveau d'eau Sujet du TP n°1 Comparer la valeur de Gvo avec la pente de la caractéristique statique au point de repos → Déterminer la constante de temps  (appelée constante de temps dominante) par la méthode dite de la décroissance exponentielle: Remarques: - Cette détermination peut être faite grâce au logiciel: Faire "clic droit " dans page "tracé de courbe" et sélectionner "Constante de temps" ou "cliquer" sur le bouton et suivre les instructions. - Les instants t1 et t2 doivent être choisis au-delà du point d'inflexion de la courbe de réponse. On pourra refaire plusieurs fois cette détermination, pour des instant t1 et t2 différents puis pendre la moyenne des résultats. → Déterminer le temps de réponse à 5% noté tr5% en se servant du logiciel: Faire "clic droit " dans page "tracé de courbe" et sélectionner " temps de réponse à 5% " ou "cliquer" sur le bouton . → Calculer le rapport tr 5% / 5 5 C CO ON NF FI IG GU UR RA AT TI IO ON N P PR RO OC CE ES SS SU US S ( (P PA AR RT TI IE E R RE EG GU UL LA AT TI IO ON N) ) Dans ce TP on étudie l'évolution du niveau d'eau dans la colonne 1, avec la configuration suivante: - le parcours d'alimentation se fera SANS serpentin (l'eau ne passe pas dans uploads/Industriel/ auto0501-2020.pdf