Remerciez-le!

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

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO *******

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO ********************* DEPARTEMENT ELECTRONIQUE *************************************** MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR Spécialité : ELECTRONIQUE Option : Electronique Automatique REGULATION DE LA TEMPERATURE D’UNE SERRE HORTICOLE PAR LOGIQUE FLOUE Présenté par : Mr RAMAHATRA Harilova Razaka Soutenu le : 30 Mai 2008 N° d’ordre : 10/EN/EA/07 Année Universitaire 20062007 REGULATION DE LA TEMPERATURE D’UNE SERRE HORTICOLE Par logique floue Spécialité : ELECTRONIQUE Option : Electronique Automatique Présenté par : Mr RAMAHATRA Harilova Razaka  Devant les membres de Jury : Monsieur RABESANDRATANA Mamisoa, président Madame RABEHERIMANANA Lyliane, examinateur Monsieur RAKOTONDRASOA Justin, examinateur Monsieur ANDRIAMANANTSOA Guy Danielson, examinateur  Rapporteur : Monsieur RATSIMBA MAMY Nirina Soutenu le 30 Mai 2008 ii REMERCIEMENTS Nous tenons en premier lieu à remercier Dieu Toutpuissant pour tout l’Amour qu’Il nous a partagé à travers la réalisation de ce mémoire. Nous adressons nos vifs remerciements et notre profonde gratitude : A notre Chef de Département, MR RASTEFANO Elisée, qui nous a éduqué, apporté conseils et directives, durant ces années de formation. A notre encadreur, Monsieur RATSIMBA MAMY Nirina, qui malgré ses maintes occupations, nous a partagé ses connaissances et son précieux temps pour l’élaboration à terme et à bien de ce travail. A Monsieur RABESANDRATANA Mamisoa, qui a bien voulu présider cette soutenance de mémoire. A Madame RABEHERIMANANA Lyliane Irène, Monsieur RAKOTONDRASOA Justin, Monsieur ANDRIAMANANTSOA Guy Danielson, qui ont accepté d’apprécier notre travail. A tous les Enseignants de l’école et du département Electronique, qui nous ont partagé leur savoirfaire et leur connaissance. A tous nos collègues, amis et à tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin, à l’élaboration de ce manuscrit. A tous les membres de nos familles respectives, pour leurs soutiens moraux, affectifs et financiers. Lova iii RESUME La régulation industrielle offre de nombreuses méthodes pouvant être utilisées en fonction des buts du réglage et de type du système considéré. Une étude de quelques méthodes de régulation industrielle permettra de cerner l’objet et le principe de ces différentes approches. La régulation par logique floue et la régulation par retour d’état sont ici utilisées pour le réglage de la température du système de chauffage d’une serre horticole. Les étapes de conception d’un contrôleur flou sont abordées. Après la modélisation du système, une simulation avec un contrôleur flou suivi d’une comparaison des résultats avec ceux obtenus avec un correcteur d’état. iv Table des matières I.1 Objet de la régulation industrielle [1].................................................................... I.2 Eléments et signaux caractéristiques d’un système de régulation automatique.. I.2.1 Les différents blocs fonctionnels :................................................................................ I.2.2 . Les signaux :............................................................................................................... I.2.3 . La régulation numérique........................................................................................... I.3 Critères de performance d’un système de régulation industrielle [2].................... I.3.1 La stabilité.................................................................................................................... I.3.2 La précision.................................................................................................................. I.3.3 La rapidité.................................................................................................................... II.1 Introduction.......................................................................................................... II.2 La régulation à posteriori ou en boucle fermée simple [2].................................... II.2.1 Principe........................................................................................................................ II.2.2 Rôle des actions PID dans la boucle fermée................................................................ a) Action proportionnelle............................................................................................................... b) Action intégrale......................................................................................................................... c) Action dérivée........................................................................................................................... II.2.3 Le régulateur PID......................................................................................................... II.3.La régulation en cascade [3]................................................................................. II.4 La régulation de proportion [3]............................................................................. II.5 La régulation par logique floue [4]........................................................................ II.5.1 Historique.................................................................................................................... II.5.2 Notion de commande floue......................................................................................... a) Description d’un procédé.......................................................................................................... b) Fonction d’appartenance.......................................................................................................... c) Les opérateurs de la logique floue............................................................................................ d) Déduction floue ou inférence................................................................................................... II.5.3 Conception d’un régulateur par logique floue............................................................. v a) Fuzzification.............................................................................................................................. b) Bases de règles et inférences................................................................................................... c) Défuzzification.......................................................................................................................... III.1 Description de la serre......................................................................................... III.1.1 Les dispositifs de régulation....................................................................................... a) Stockage de la chaleur.............................................................................................................. b) Système de chauffage.............................................................................................................. c) Ventilation................................................................................................................................. d) Humidificateur........................................................................................................................... e) Eclairage................................................................................................................................... f) Appareils de mesure................................................................................................................. III.2 Modélisation du système de chauffage de la serre.............................................. IV.1 Etude par logique floue........................................................................................ IV.1.1 Définition des variables linguistiques pou le contrôle de la température................... IV.1.2 Définition des fonctions d’appartenance.................................................................... IV.1.3 Définition de la base de règles................................................................................... IV.2 Simulation par logique floue................................................................................. a) Interprétation du résultat.......................................................................................................... b) Avantages et inconvénients du réglage par logique floue........................................................ c) Comparaison des résultats....................................................................................................... vi Liste des abréviations t=Variable temps yi(t)=grandeurs physiques des systèmes. ci(t)=consignes. ui(t)=commandes. ε(t)=erreur ou écart p(t)=Perturbation n(t)=Bruit de mesure x(t)=Grandeur réglée CAN=Convertisseur analogiquenumérique CNA=Convertisseur numériqueanalogique FTBO=Fonction de transfert en boucle ouverte MP=Marge de phase MG=Marge de gain G(dB)=Gain en décibel K=Vecteur gain, ou Rapport ratio, ou coefficient variable selon la nature de la surface considérée (selon leur cas) Ki=Coefficients Tm=Temps de montée Tr=Temps de réglage Gr=Gain du régulateur =Fonction proportionnelle ur(t)=Commande du régulateur Ti=Temps intégrale Td=Dosage de l’action dérivée (Temps de dérivée) PID=Proportionnelle Intégrale Dérivée P=Proportionnelle I=Intégrale D=Dérivée M=Mesure S=Sortie R1=Correcteur du régulateur 1 R2=Correcteur du régulateur 2 vii α=Coefficient de proportion Q=Quantité de chaleur q=Quantité de chaleur par unité de volume Ti=Température local Text=Température extérieur V=Volume du local R=Résistance électrique U=Tension d’alimentation P=Puissance utile pour le chauffage CO2=Dioxyde de Carbone viii Liste des figures Figure I.1:Structure d'un système de régulation automatique Figure I.2: Schéma fonctionnel mettant en évidence les éléments et signaux caractéristiques d'un système de régulation automatique Figure I.3: Schéma fonctionnel générale d’un système de régulation numérique Figure I.4 : Marge de Gain et Marge de Phase d’un système de régulation Figure I.5 : Représentation des performances d’un système de régulation automatique Figure II.1: Schéma fonctionnel d’une régulation en cascade Figure II.2: Schéma fonctionnel d’une régulation de proportion Figure II.3: Classification des personnes en trois ensembles selon la logique floue Figure II.4: Fonction d'appartenance de formes triangulaire et trapézoïdale Figure II.5: Opérateur NON Figure II.6 : Operateur OU Figure II.7: Operateur ET Figure II.8: Opérateur ET réalisé par la fonction produit Figure II.9: Opérateur OU réalisé par la fonction de la somme Figure II.10: Structure interne d’un régulateur par logique floue Figure II.11: Fuzzification d'une mesure exacte Figure II.12: Fuzzification pour une mesure incertaine Figure II.13: Défuzzification par centre de gravité Figure II.14: Défuzzification par valeur maximale Figure III.1: Système de chauffage par air pulsé Figure IV.1: Fonctions d'appartenance des variables de commande Figure IV.2 Schéma bloc du système bouclé Figure IV.3: Réponse à un échelon du système non corrigé Figure IV.4: Schéma bloc du système avec le contrôleur flou Figure IV.5: Réponse à un échelon du système corrigé Figure IV.6 : Comparaison des résultats Figure A2.2: Courbe de l’évolution de température ix Liste des tableaux Tableau 1: Signaux principaux d’un système de régulation automatique Tableau 2 : Tableau des erreurs permanentes Tableau 3 : Différents structures du régulateur PID 1 INTRODUCTION En ce début du troisième millénaire, on assiste à une vulgarisation des technologies électroniques et informatiques dans tous les secteurs d’activité. Servant de support, ces technologies ont permis le développement de nouvelles techniques en régulation industrielle. La commande des processus par ordinateur, utilisant des algorithmes de réglage complexes tel le réglage par logique floue et la commande par retour d’état devient alors une simple alternative visàvis de nombreuses autres méthodes de régulation. Compte tenue de la perturbation climatique planétaire, la protection de l’environnement devient une tâche primordiale pour tout les pays du monde entier. Comme Madagascar regorge d’une multitude d’espèces végétales endémique, la sauvegarde de cette richesse naturelle est alors importante. La culture sous serre apparait ainsi comme une alternative envisageable et intéressante. De plus la recherche de nouvelles semences répondant à des conditions climatiques spécifiques peut se faire dans une serre. C’est dans cette optique que nous avons entamé notre étude sur la régulation de la température d’une serre horticole. Pour ce faire, nous avons divisé notre étude en 4 parties. Après une introduction sur la régulation industrielle, s’en suit une aperçue de quelques méthodes de régulation industrielle, en insistant sur la régulation par logique floue. Une description de la serre et de son système de chauffage est alors faite, suivit de la modélisation du système de chauffage. En dernier lieu, la régulation de la température de ce dernier est abordée puis simulée moyennant un contrôleur flou. 2 Chapitre I : Généralités sur la régulation industrielle I.1 Objet de la régulation industrielle [1] La régulation industrielle ou automatique est une des principales caractéristiques de l’industrie moderne. Elle regroupe l’ensemble des moyens matériels et techniques mis en œuvre pour maintenir une grandeur physique à régler, égale à une valeur désirée appelée consigne. Le fonctionnement de l'installation requiert que certaines grandeurs physiques y 1(t), y2(t), . . . d'un système aient un comportement fixé par les consignes c 1(t), c2(t), . . ., malgré la présence de perturbations p 1(t), p2(t), . . . d'origine externe et imprévisibles. Dans ce but, y 1(t), y2(t), . . . sont mesurées, traitées puis une action correctrice est entreprise sur le système au moyen des commandes u1(t), u2(t). Figure I.1:Structure d'un système de régulation automatique. Suivant les procédés et les objectifs à réaliser, il existe une grande variété de matériels et de techniques utilisés en régulation industrielle. 3 I.2 Eléments et signaux caractéristiques d’un système de régulation automatique I.2.1 Les différents blocs fonctionnels : On peut distinguer 4 éléments essentiels : Le comparateur qui construit le signal d’erreur ε(t) = c(t) – y(t). Le régulateur qui traite le signal d'erreur ε (t) et qui donne le signal de commande u(t) destiné à diminuer l’erreur ε (t). Le processus, c’est l’installation à asservir. Le capteur uploads/Philosophie/ regulation-de-la-temperature-d-x27-une-serre-horticole-par-logique-floue.pdf