Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

22/03/2021 1 Cours Automatique linéaire (GEMI/GI) Université Abdelmalek Essaâdi

22/03/2021 1 Cours Automatique linéaire (GEMI/GI) Université Abdelmalek Essaâdi Faculté des Sciences et Techniques de Tanger M. BENLAMLIH Ver. 2021 Pr. Mohammed Benlamlih mbenlamlih@uae.ac.ma Cours Automatique Linéaire 1 22/03/2021 2 Contenu du cours • Introduction Générale Partie 1 : Automatique linéaire continue • Modélisation des systèmes • Etude des systèmes linéaires • Domaines temps et fréquence • Systèmes bouclés M. BENLAMLIH • Systèmes bouclés • Etudes des performances • Rapidité, Stabilité et précision • Identification des systèmes • Régulateurs • Etude, Conception et Réalisation Cours Automatique Linéaire 2 22/03/2021 3 Contenu du cours Partie 2 : Automatique linéaire échantillonnée • Modèles des systèmes à temps discret • Stabilité et précision des systèmes échantillonnés asservis • Synthèse des régulateurs numériques M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 3 22/03/2021 4 Livres de référence Titre: Automatique: Contrôle Et Régulation Auteur: P. Prouvost Editeur: DUNOD Edition: 2ième Année: 2010 M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 4 22/03/2021 5 Livres de référence Titre: Cours d’automatique: Tomes 1, 2, et 3 Titre: Exercices d’automatique: Tomes 1, 2, et 3 Auteurs: M. Rivoire, J; Ferrier, J. Groleau Editeur: EYROLLES Année: 1989-1996 M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 5 22/03/2021 6 Définition L’automatique: c’est quoi? Ensemble de Techniques utilisées pour la conception de dispositifs qui fonctionnement SANS intervention humaine M. BENLAMLIH Attention: Ne pas confondre avec automatisme 6 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 7 Exemples de régulation Régulation automatique de vitesse de voiture: M. BENLAMLIH Vitesse constante quelque soit les pentes… Cours Automatique Linéaire 7 22/03/2021 8 Exemples de régulation Régulation automatique de température: M. BENLAMLIH Température constante quelque soit les variations de température externe Cours Automatique Linéaire 8 22/03/2021 9 Exemples de systèmes automatiques Alimentation d’une ville en eau potable Château d’eau: Niveau d’eau constant = Pression d’eau constante chez les particuliers (par gravité) M. BENLAMLIH 9 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 10 Château d’eau Objectif: hauteur (niveau d’eau) constante h h M. BENLAMLIH Pression constante (si h constante) 10 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 11 M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 11 22/03/2021 12 Régulation manuelle Pour réguler le niveau manuellement, il faut charger une personne M. BENLAMLIH Pour réguler le niveau manuellement, il faut charger une personne de: • 1- Observer/mesurer le niveau • 2- Comparer au niveau désiré (consigne) et raisonner quoi faire? • 3- Agir sur la vanne de commande (actionneur): – ouvrir ou fermer la vanne – doucement ou brusquement 12 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 13 Chaine typique de régulation M. BENLAMLIH 13 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 14 Schéma de régulation Passage régulation manuelle/régulation automatique M. BENLAMLIH 14 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 15 En pratique… M. BENLAMLIH 15 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 16 Exemple de régulation Débit dans une canalisation Indicateur Régulateur M. BENLAMLIH Vanne de débit Transmetteur de débit Capteur de débit 16 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 17 Exemple de régulation Régulation de température d’un échangeur thermique M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 17 22/03/2021 18 Exemple de régulation Régulation de l'humidité en sortie d'un four M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 18 22/03/2021 19 Exemple de régulation Régulation de température en sortie d'un four M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 19 22/03/2021 20 Exemple de régulation Robotique: Régulation de position (moteurs) M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 20 22/03/2021 21 Exemple de régulation Régulation de vitesse de convoyeur M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 21 22/03/2021 22 Pourquoi l’automatique? Pas d'intervention de l'homme • Economie de personnel  Réalisation d’opérations: • Complexes, (ex: pilotage automatique d’avion) • Précises (précision usinage ou positionnement de pièces) M. BENLAMLIH • Précises (précision usinage ou positionnement de pièces) • pénibles pour l'homme (environnement :température élevée…)  Substitution de la machine à l'homme dans des tâches trop répétitives ou dénuées d'intérêt • Contrôle de température et de pression dans une cabine d’avion • Contrôle de vitesse automatique: automobile 22 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 23 Pourquoi l’automatique? Sureté et Sécurité • Surpression dans un réservoir • Température élevée dans une réaction chimique • Débordement de produits toxiques d’un réservoir • Explosion d’un réservoir • … M. BENLAMLIH • … Protection de l’environnement • Les rejets industriels nécessitent une neutralisation avant le rejet dans un réseau d'égouts urbain Cours Automatique Linéaire 23 22/03/2021 24 Pourquoi l’automatique? Protection des équipements • Opération dans la limite technique Qualité des produits (rendement) • Produits pharmaceutiques (précision médicaments) • Pourcentage de composants chimiques précis M. BENLAMLIH • Pourcentage de composants chimiques précis • Production de tôle pour voitures (épaisseur précise) • Si épaisse: pertes de matériaux (gâchis) • Si fine: rejet par le client Cours Automatique Linéaire 24 22/03/2021 25 Exemple de Qualité M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 25 22/03/2021 26 Exemple de Qualité Laminage à froid : réduction d'épaisseur M. BENLAMLIH Epaisseur bien déterminée: Sinon risque de rejet par le client Cours Automatique Linéaire 26 22/03/2021 27 Notion de Régulation/Asservissement Automatique M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 27 Régulation Asservissement 22/03/2021 28 Notion de Régulation/Asservissement Régulation La consigne est constante les grandeurs perturbatrices influencent fortement la grandeur à maîtriser. Exemples: M. BENLAMLIH Exemples: Régulation de température dans un local subissant les variations climatiques. Régulation de niveau dans un réservoir dépendant de plusieurs débits d’alimentation et de soutirage. Régulation de Vitesse de voiture. 28 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 29 Notion de Régulation/Asservissement Asservissement La consigne n’est pas constante les grandeurs perturbatrices n’existent pas (ou négligeables). Exemples: M. BENLAMLIH Exemples:  Asservissement de température : obtention d’un profil de température en fonction du temps dans un four de traitement thermique. Asservissement en position d’une antenne parabolique d’un radar: Poursuite de cible. 29 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 30 Notion de Boucle Ouverte/Boucle Fermée Boucle Ouverte (BO): • Commande ne dépends pas de la sortie • Le système ne reçoit pas de feedback sur la grandeur réglée M. BENLAMLIH • Exemples: • Vitesse de voiture varie en fonction de la perturbation • Température dépend du nombre d’étudiants dans la salle 30 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 31 Notion de Boucle ouverte/Boucle fermée Boucle Fermée (BF): • Commande dépends de la sortie • Le système reçoit une information (par le biais du capteur) sur la grandeur réglée M. BENLAMLIH 31 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 32 Taches de l’ingénieur Automaticien Concevoir et mettre en place des systèmes automatisés complexes • Robots • Véhicules à guidage automatique • Procédés chimiques • … M. BENLAMLIH • … Domaines d’application • Automobile, Aéronautique, Construction mécanique… • Agroalimentaire, pétrochimie, pharmaceutique… Spécification des cahiers de charges • Conformité aux exigences Cours Automatique Linéaire 32 22/03/2021 33 Qualités attendues d’une régulation Comment évaluer une bonne réalisation d’un système de commande ? Critères de performance • Stabilité M. BENLAMLIH • Stabilité • Précision • Rapidité 33 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 34 Critères de performance M. BENLAMLIH Cours Automatique Linéaire 34 22/03/2021 35 Stabilité Un système instable si valeur observée: • Oscille ou • Subit une croissance irréversible (négative ou positive) M. BENLAMLIH  Il y a risque de détérioration physique du procédé et donc d’insécurité. En plus objectif non atteint! 35 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 36 Stabilité Un système est stable si: • pour une variation d’amplitude finie de la consigne ou d’une perturbation, la mesure de la grandeur à maîtriser se stabilise à une valeur finie M. BENLAMLIH 36 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 37 Précision statique C’est l’écart entre la consigne et la mesure en régime permanent (ou statique). Plus l’écart statique est petit, plus le système est précis M. BENLAMLIH 37 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 38 Précision dynamique C'est l’écart entre la consigne et la mesure régime transitoire Elle s’évaluera généralement par le dépassement maximal D1 que peut prendre la mesure par rapport à la consigne M. BENLAMLIH 38 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 39 Précision dynamique (à Ne pas négliger) Exemples: • Dans l’industrie alimentaire, une température montée trop haut détruira les qualités gustatives d’une confiture. • Une pression instantanée trop élevée peut détruire un réservoir sous pression M. BENLAMLIH La précision dynamique est donc à prendre en compte lors des réglages des régulateurs. 39 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 40 Rapidité (Temps de réponse à 5%) La rapidité d’un système régulé s’évalue par le temps que met la mesure à entrer dans une zone à ± 5 % de sa variation finale (soit entre 95 % et 105 %). M. BENLAMLIH 40 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 41 Rapidité Exemple M. BENLAMLIH 41 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 42 Compromis Précision/rapidité la précision et la rapidité sont parfois contradictoires Exemple: chauffer une casserole d’eau de 20°C à 50°C Méthode 1- on peut chauffer très fort en risquant de dépasser la température voulue: c’est rapide mais la précision M. BENLAMLIH la température voulue: c’est rapide mais la précision dynamique s’en ressent Méthode 2- chauffer progressivement en surveillant de près la mesure de la température : on obtient une température précise à 50°C , sans dépassement, mais plus lentement et la rapidité n’est plus garantie 42 Cours Automatique Linéaire 22/03/2021 43 NORME DE REPRÉSENTATION SYMBOLIQUE LANGAGE DES AUTOMATICIENS M. BENLAMLIH LANGAGE DES AUTOMATICIENS Cours Automatique Linéaire 43 22/03/2021 44 Avant les normes! M. BENLAMLIH Une représentation libre et personnelle d’une installation industrielle peut engendrer incompréhensions ou confusions. Cours Automatique uploads/Litterature/ cours-automatique-line-aire-se-ance-1-introduction-2021.pdf