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Z.A. La Clef St Pierre - 5, rue du Groupe Manoukian 78990 ELANCOURT France Tél.

Z.A. La Clef St Pierre - 5, rue du Groupe Manoukian 78990 ELANCOURT France Tél. : 33 (0)1 30 66 08 88 - Télécopieur : 33 (0)1 30 66 72 20 e-mail : ge@didalab.fr - Web : www.didalab.fr Edition du : 20/01/09 Référence document: ERD 050 070 Manuel de Travaux pratiques sur SYSTEME "IAPV-ERD050" Dans le domaine numérique (ou échantillonné ou discret ) -SUJETS - Manuels de Travaux pratiques sujets et Compte-rendus De niveau 1 (Bac) ERD 050 030 Manuel Sujets (5 sujets 30 pages) ERD 050 020 Manuel Compte-rendus (32 pages) De niveau 2 (STS; IUT; Ingénieur) ERD 050 050 Manuel Sujets (10 sujets 66 pages) ERD 050 040 Manuel Compte-rendus (94 pages) De niveau 3 (Domaine numérique) ERD 050 070 Manuel Sujets (6 sujets 50 pages) ERD 050 060 Manuel Compte-rendus (78 pages) Logiciel sur PC : D_IAPV Réf : ERD 050 100 Boîtier électromécanique Réf: ERD 050 000 Manuel de travaux sur système « IAPV-ERD050» Page: 2/4 Page manuel 2/84 Référence document: ERD 050 070 Page: 3/4 SOMMAIRE: Référence Thème Page TP1N-BON Identification en Boucle Ouverte dans le domaine Numérique 5 TP2N-RVPN Régulation de Vitesse avec correction Proportionnelle Numérique 11 TP3N-RVIN Régulation de Vitesse avec correction Intégrale Numérique 17 TP4N-RVIZ Régulation de Vitesse avec correction Intégrale et Zéro numérique 23 TP5N-RPPN Régulation de Position avec correction Proportionnelle Numérique 31 TP6N-RPZN Régulation de Position avec correction par Zéro numérique 41 Dossier "ressources" 51 Page manuel 3/84 Manuel de travaux sur système « IAPV-ERD050» Page: 4/4 Page vierge Page manuel 4/84 Sommaire: 1. But _____________________________________________________________________ 2 2. Rappels, hypothèses et notations _____________________________________________ 2 3. Prédéterminations _________________________________________________________ 3 4. Expérimentations et exploitations ___________________________________________ 4 4.1. Etude en régime statique _____________________________________________________ 4 4.2. Etude en régime dynamique___________________________________________________ 5 4.2.1. Réponse à un échelon constant_____________________________________________________ 5 4.2.2. Comportement en régime harmonique _______________________________________________ 6 Type document: Sujet de travaux pratiques Thème : Identification en Boucle 0uverte dans le domaine Numérique (échantillonné) Configuration du système : Maquette "IAPV-ERD050" + Logiciel D_IAPVSyn Référence : TP1N-BON Nom de fichier: TP1N_IAPV_BON_Sujet.doc Page manuel 5/84 MANUELS DE TRAVAUX PRATIQUES SUR ERD050: TP1N-BON Identification en Boucle Ouverte dans le domaine Numérique Page: 2 / 6 1. BUT Il s'agit d'effectuer les essais expérimentaux permettant de déterminer le schéma bloc (dans le domaine "numérique" (échantillonné) du système objet de l'étude, configuré en boucle ouverte. L'interface de puissance permettant de commander le moteur est de type "commande courant" c'est-à- dire qu'il impose un courant dans l'induit du moteur, proportionnel à la grandeur de commande. Ce TP permet également de déterminer les caractéristiques de la charge mécanique accouplée à l'arbre moteur. 2. RAPPELS, HYPOTHESES ET NOTATIONS - La partie commande du système objet de l'expérimentation est réalisée par un micro-contrôleur jouant le rôle du régulateur. On est donc en présence d'un système dit "numérique" donc à commande "échantillonnée". En mode boucle fermée, le programme de contrôle commande (programme régulateur) est effectué à intervalles de temps réguliers appelés "période d'échantillonnage du régulateur" et notée "Te". Le résultat du calcul est appliqué comme commande du processus, signal noté Sr (en inc). Entre deux calculs successifs, la commande est maintenue constante (fonction appelée "bloqueur d'ordre zéro"). - L'interface de puissance est en fait un asservissement en courant. On pourra admettre que cet asservissement est précis statiquement et que son temps de réponse est négligeable (très petit par rapport au temps de réponse du système mécanique entraîné). On pourra donc admettre que le rapport entre la consigne courant, en fait la grandeur de commande Sr (Sortie régulateur) exprimée en 'inc' (incrément numérique) et le courant dans l'induit du moteur notée Im (exprimée en A) est noté à ki (exprimé en A/inc). - Le captage de la position angulaire est réalisé grâce à un codeur incrémental délivrant deux signaux en quadrature de phase. (Voir TP sur capteur de position référencé TP1_IAPV_CP dans le recueil "Travaux pratiques sur IAPV ERD050 dans le domaine linéaire continu"). L'information de mesure de la position est noté Mn. Elle est exprimée en inc (incrément numérique). - Le captage de la vitesse angulaire résulte de la dérivation numérique de position angulaire (Voir TP sur capteur de vitesse et accélération référencé TP1_IAPV_CVA dans le recueil "Travaux pratiques sur IAPV - ERD050 dans le domaine linéaire continu") L'information de mesure de la vitesse est notée Mnv. Elle est exprimée en inc (incrément numérique). On rappelle que l'information Mnv est égale à la différence entre deux mesures successives de la position; mesures prises avec un intervalle de temps noté Tev (période d'échantillonnage de mesure vitesse). Dans cette série de TP on choisira Tev = 5mS - La caractéristique de la charge mécanique est réalisée par un génératrice de charge accouplée à l'arbre moteur. Le frottement sec intrinsèque sera compensé (choisir Cfs=-7 mN.m). On pourra donc négliger le frottement sec global du système. Par contre, sauf indication contraire, le frottement fluide (visqueux) sera activé avec la valeur a = 4µ . N.m/tr/min On rappelle que frottement visqueux impose un couple résistant proportionnel à la vitesse de rotation. On notera f (en Nm/(rad/s) le coefficient de proportionnalité. Sauf indication contraire, le chariot mobile sera complètement rentré (en butée en position gauche). Page manuel 6/84 Référence document: ERD050 070 SUJET Page: 3 / 6 3. PREDETERMINATIONS P1. Montrer, à partir d'une mise en équation du système, que l'on peut le modéliser sous la forme du schéma bloc ci dessous. Sr Im Cm N (en inc) (A) (N.m) (rad/s) (tr/min) k 60 2. (p) (p) (p) (p) (p) 1/f 1+(j/f)p π ki Ω m µv Mnv (en inc) 6 p θ (en °) µ Mn (en inc) (p) (p) (p) B0(p) Sr* (p) (en inc) Où: - Sr*(p) est la transformée de Laplace de l'ensemble des résultats de calcul, - B0 (p) est la fonction de transfert du bloqueur d'ordre 0, - j représente le moment d'inertie global de la charge mécanique en mouvement (exprimé en kg.m2) - km la constante de couple du moteur (km = 43,8 10-3 Nm/A). P2. Exprimer la fonction de transfert N(p) /Sr(p) sous la forme α /(1+ τ0.p) si on s'intéresse à la vitesse de rotation de l'arbre moteur en tr/min, puis la fonction de transfert θ(p) /Sr(p) sous la forme β /p(1+ τ0.p) si on s'intéresse à la position angulaire en degré. Exprimer puis calculer les coefficients de transfert des capteurs (de position et de vitesse) P3. Après avoir rappelé l'expression de B0(p), exprimer N(p) /Sr*(p) puis θ(p) /Sr*(p) En déduire, grâce aux tables de transformée en "z", les fonctions de transfert en "z" N(z) /Sr(z) et θ(z) /Sr(z). On rappellera les hypothèses d'application. P4. Prédéterminer le comportement statique du système. P5. Prédéterminer le comportement dynamique du système: P5a. réponse à un échelon constant, P5b. comportement en régime harmonique. P6. Reprendre les questions précédentes en considérant que le coefficient de frottement fluide est nul. Page manuel 7/84 MANUELS DE TRAVAUX PRATIQUES SUR ERD050: TP1N-BON Identification en Boucle Ouverte dans le domaine Numérique Page: 4 / 6 4. EXPERIMENTATIONS ET EXPLOITATIONS 4.1. Etude en régime statique E1. Relever les caractéristiques transfert statique: Im = fn(Sr), N = fn(Sr) et Mnv = fn(N) Mode opératoire: - Choisir le mode de commande "En boucle ouverte" , pour cela "cliquer" sur les menus successifs: - Choisir le type d'interface de puissance "Commande courant" pour cela "cliquer" sur les menus successifs: - Choisir l'unité de Sr: en incrément numérique (inc) pour cela "cliquer" sur les menus successifs: - Choisir l'unité de N: en tr/min pour cela "cliquer" sur les menus successifs: - Choisir la période d'échantillonnage pour le capteur de vitesse égale 10 mS - Choisir une "Valeur de repos" en "Cliquant' sur le bloc correspondant. - Définir une commande de charge mécanique (Cfs=-7mNm/A et a=4 µN.m/tr/min) en "Cliquant' sur le bloc correspondant. La valeur de Csf doit permettre de compenser le frottement sec intrinsèque) - Positionner des sondes (par "clic droit" sur les points Sr, Im, Nm et Mnv) - Pour la valeur de repos choisie (Valeur de Sr), relever les valeurs de Im, de Nm (ou valeur de N mesurée à l'aide d'un tachymètre) et de Mnv. - Refaire d'autres mesures (pas de 200 inc par exemple) et remplir un tableau de mesure (la plage de variation de Sr est dans ce cas ±1024 inc). Choisir Mode de commande Boucle Ouverte Choisir Interface de puissance Commande courant Choisir Unités Sortie régulateur Copie de l'écran à obtenir Choisir Unités Vitesse inc tr/min Configurer Echantillonnage … Vitesse 0,01 Modifier valeur de repos en 'cliquant sur bloc Fermer cet interrupteur en 'cliquant' dessus Placer les sondes en 'cliquant droit' dessus Doit être "commande courant" Définir la charge mécanique en "cliquant" dessus Page manuel 8/84 Référence document: ERD050 070 SUJET Page: 5 / 6 E2. Tracer les caractéristiques de transfert statique en boucle ouverte: Im =fn(Sr) , N =fn(Sr) et Mnv =fn(Sr) et en déduire les coefficients de transfert statique α, ki et µv . Mettre en évidence les imperfections éventuelles. E3. Montrer que l'on peut en déduire la valeur du coefficient de frottement fluide (coefficient noté f). 4.2. Etude uploads/Ingenierie_Lourd/ me-up2a3k-pdf.pdf