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G GE EN NI IE E E EL LE EC CT TR RI IQ QU UE E E ET T I IN NF FO OR RM MA AT TI

G GE EN NI IE E E EL LE EC CT TR RI IQ QU UE E E ET T I IN NF FO OR RM MA AT TI IQ QU UE E I IN ND DU US ST TR RI IE EL LL LE E S Se em me es st tr re e 3 3 A AU UT TO OM MA AT TI IQ QU UE E S Sé ér ri ie e 2 2 2020 – 2021 Deuxième série 2020-2021 A7 - Régulation par PI d'une enceinte climatique industrielle A8 - Analyse temporelle et fréquentielle d’un modèle de suspension de véhicule sous Matlab – Partie 1 A9 - Analyse temporelle et fréquentielle d’un modèle de suspension de véhicule sous Matlab – Partie 2 A10 - Asservissement PI de vitesse sur Feedback A11 - Asservissement PI de position sur Feedback A12 - Régulation PI d’un processus hydraulique. I.U.T. GE II Bordeaux 2éme Année T.P. d’AUTOMATIQUE (AU3) A7 REGULATION PAR PI D'UNE ENCEINTE CLIMATIQUE INDUSTRIELLE 1 - But L'objectif est de déterminer les paramètres de réglage du régulateur de l’enceinte climatique industrielle dont l'étude faite au TP A1 de la 1ère série a permis de donner une fonction de transfert. Une expérimentation sera réalisée afin d’évaluer les performances des réglages effectués sur le régulateur. 2 – Présentation du matériel Il s’agit d’un CAISSON CLIMATIQUE DV 30 de Sécasi Technologies (voir figure 1). Il se compose d’un caisson isolé de l’extérieur dans lequel deux sources d’énergie produisent de la chaleur ou du froid. Figure 1 – Photographie du caisson climatique Sa capacité est 30 litres et la température peut varier de –40°C à +150 °C, il est piloté par un régulateur industriel et comporte au-dessus de la porte du caisson: - un commutateur de mise en service de l'enceinte - un commutateur de mise en service du groupe frigorifique - un régulateur industriel EUROTHERM - un bouton poussoir de marche forcée chaud Régulation par PI d'une enceinte climatique industrielle. A 7 2 - un bouton poussoir de marche forcée froid - une prise DIN (25 broches) pour la communication numérique - une prise BNC délivrant un signal (0 / 10 volts) image de la température intérieure - une prise secteur pour alimenter la table traçante - un thermostat pour limiter la température 3 – Régulateur Eurotherm 3.1 - Définition La fonction du régulateur est de calculer un signal de commande u(t) à partir de l'erreur t entre la sortie s(t) et la consigne e(t). Le calcul de u(t) est réalisé au moyen de la relation suivante ) ) ( 1 ) ( .( ) (    dt t Ti t K t u   3.2 - Généralités a) Le clavier Il comporte six touches qui sont dans l'ordre de gauche à droite sur la photo de la figure 2 : - Sélection (ou défilement rapide) - Départ - Automatique / Manuel - Diminution - Augmentation - Scrutation Figure 2 – Photographie de la face avant du régulateur Eurotherm b) L'afficheur Lors de la mise sous tension le régulateur indique sur la partie centrale (afficheurs 7 segments de grande taille) son modèle 902S pendant un court instant puis ensuite la température mesurée m en °C à l'intérieur du caisson. Régulation par PI d'une enceinte climatique industrielle. A 7 3 Sur la partie de gauche en dessous apparaît la lettre (W) suivie de la température de consigne C en °C (afficheurs 7 segments de petite taille) réglée au moyen des touches de diminution, augmentation et de défilement rapide. A l'aide de la touche de scrutation on fait apparaître la lettre (Y) qui indique la puissance de commande entre + ou - 100%. Pour afficher à nouveau la consigne appuyer sur la touche de scrutation. 3.3 - Programmation du régulateur industriel EUROTHERM a) Accès aux listes Descendre dans le menu principal par appui maintenu pendant 1s sur la touche de scrutation. Choisir le menu rEGL (REGLEUR) par appuis successifs sur la touche de scrutation Ne jamais intervenir sur les autres menus Liste des paramètres accessibles par le régleur : Pb Bande proportionnelle exprimée en % ti Temps d'action intégrale exprimé en secondes rES Initialisation manuelle (ne pas modifier) td Temps d’action dérivée exprimé en secondes Tous les autres paramètres ne doivent en aucun cas être modifiés cbL Maintien sur écart (seuil haut) [0.0] cbH Maintien sur écart (seuil bas) [NON] HL Limitation de la sortie 1 en % [100 %] HC Temps de cycle de la sortie 1 en s [10 s] Cr Gain relatif sortie 2, Pb (sortie 2) = Pb / Cr [1] CL Limitation de la sortie 2 en % [-100 %] Cc Temps de cycle de la sortie 2 en s [10 s] db Bande morte sortie 1 - sortie 2 (% Pb) [0.0] Définition : La bande proportionnelle Pb est la variation, en pourcentage, de l'entrée du régulateur nécessaire pour que la sortie varie de 100 %. La relation entre le gain K et la bande proportionnelle Pb exprimée en % est : K = 100 / Pb La bande morte db est la distance séparant les deux bandes proportionnelles (sortie inverse chaude et sortie directe froide), elle peut varier de -5 à +5% de la valeur de Pb. b) Programmation des paramètres Choisir le paramètre à modifier dans le menu rEGL (REGLEUR) Appuyer sur la touche (diminution ou augmentation) pour la modification d'un paramètre, pour des variations rapides, appuyer simultanément sur les touches (défilement rapide et diminution ou augmentation). Régulation par PI d'une enceinte climatique industrielle. A 7 4 Le retour à l'affichage permanent s'effectue par la touche de scrutation. Le retour au menu principal s'effectue par la touche de sélection. Nota: La durée de l'affichage est de 15s, si aucune touche n'a été activée le menu principal réapparaît. 4 – La fonction de transfert du caisson climatique L'identification effectuée en 1ère série (A1) a permis d'obtenir la fonction de transfert du caisson climatique en B.O. p e Gsys p G p . 1 . ) ( .      On considèrera par la suite que les valeurs numériques des paramètres de cette fonction de transfert sont les suivants. Gsys = 1,5  = 40 s  = 3600 s; Grâce au logiciel Matlab et au script décrit dans le sujet du TP A1, il est possible d’obtenir les diagrammes de Bode de la fonction de transfert G(p). 5 – Calcul des paramètres du régulateur Il s'agit de calculer les paramètres d’un correcteur P.I., dont la réponse fréquentielle en pulsation réduite est fournie en annexe 1, selon la méthode vue en TD. 1. Tracer, à l’aide de MATLAB, dans le lieu de Bode, la réponse fréquentielle de G(j). 2. On donne pour le correcteur la relation suivante : ) ) ( 1 ) ( .( ) (    dt t Ti t K t u   A partir de la relation temporelle, en déduire la fonction de transfert du correcteur C(p)= U(p)/(p) 3. Calcul d’un P.I. Soit 0, la pulsation pour laquelle la boucle ouverte corrigée présente un module égale à 1. Pour cette pulsation, on fixe l'argument du correcteur PI à -20°. On souhaite obtenir une marge de phase  = 45°. Déterminer la fonction de transfert du correcteur C(p). 4. Démontrer que ce type de correcteur rejette asymptotiquement la perturbation de type "échelon" représentée sur le schéma-bloc ci-dessus par la température ambiante. Pour la démonstration vous poserez c = 0. Régulation par PI d'une enceinte climatique industrielle. A 7 5 6 - Manipulation 6.1 – Implantation des régulateurs Pour le premier correcteur obtenus ci-dessus implanter (en utilisant le V. I. Labview Enceinte_climatique.VI disponible sur le bureau) dans le régulateur les paramètres Pb et Ti. Après que la température ait atteint la valeur de 95 °C, c'est à dire environ 15 min : - enregistrer les variations de la température dans le caisson en réponse à une consigne de 100°C, - Conclure sur les résultats obtenus. - Tracer, à l’aide de MATLAB, sur l'abaque de Black du système en boucle ouverte et en déduire la marge de phase et la marge de gain. Donner aussi le gain statique de la boucle fermée. - Vérifier l'existence d'une surtension. Dans le cas d'une surtension donner alors le module de la boucle ouverte corrigée pour ce point particulier et en déduire le coefficient de surtension. 6.2 – Détermination automatique des paramètres du régulateur Pour lancer la détermination automatique des paramètres par l’utilisation de l’algorithme auto- réglant - fermer le V. I. Labview utilisé dans la première partie ; - laisser NON sur la valeur de Td ; - lancer la phase de calcul automatique, en se reportant à la méthode décrite en annexe 3. - à la fin du calcul, relever les nouveaux paramètres Pb et Ti et les comparer aux valeurs précédentes. - Lancer le V. I. Labview Enceinte_climatique.VI disponible sur le bureau et implanter les paramètres Pb et Ti trouvés précédemment. Lancer le V. I. - Enregistrer à uploads/Industriel/ poly-tp-autom-serie2.pdf