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H. Garnier 1 Hugues GARNIER hugues.garnier@univ-lorraine.fr Régulation numériqu

H. Garnier 1 Hugues GARNIER hugues.garnier@univ-lorraine.fr Régulation numérique de systèmes dynamiques H. Garnier 2 Volumes horaires • Régulation Numérique – 4 séances de CM (de 2h) – 6 séances de TD (de 2h) – énoncés en anglais – 1 séance de TP (de 4h) – énoncés en anglais • Intervenant en CM/TD/TP – Hugues Garnier H. Garnier 3 Contrôle des connaissances • Contrôle final (2h00) – in English – 6 février 2020 à 10h00 • Compte-rendu (CR) de TP – in English – A faire en binôme • Calcul de la note finale de TdS Note TdS = 0,7 DS final + 0,3 TP H. Garnier 4 L’automatique dans le cursus Ingénieur • Le traitement du signal est, avec l’automatique, la couche charnière entre les mathématiques et les technologies • L’automatique s’appuie sur des bases solides en mathématiques mais elle est totalement indépendante des technologies électroniques ou informatiques de mise en œuvre H. Garnier 5 Pré-requis • Automatique continue (3A) • Transformée de Laplace (3A) • Traitement numérique du signal (4A) – Echantillonnage/Reconstruction – Transformées de Fourier H. Garnier 6 Objectifs de l’EC pour l’ingénieur Objectifs – Comprendre la problématique de la commande numérique – Donner des outils et méthodes pour : • analyser les systèmes dynamiques linéaires à temps discret • concevoir des correcteurs PID numériques H. Garnier 7 Principe des systèmes de contrôle • Le contrôle ou la commande d’un système consiste à maintenir la sortie d’un système autour d’une valeur suffisamment proche d’une valeur spécifiée par un signal de consigne • Le terme « suffisamment proche » est ici entendu dans le sens de spécifications résultant d’un cahier des charges qui définit : – la précision ou l’erreur admissible en régime permanent ( < 2% par exemple) – la rapidité au travers du temps de réponse à 5% ( < 5 s par exemple) – l’amortissement de la réponse (aucun dépassement par exemple) Ce cahier des charges doit être réaliste car des spécifications trop exigeantes conduisent à des systèmes de contrôle irréalisables • Concevoir un système de contrôle revient à boucler le système et à insérer un organe de commande : correcteur ou contrôleur entre la consigne et le système H. Garnier 8 Objectifs d’une commande en boucle fermée H. Garnier 9 Etapes de conception d’une commande en boucle fermée Stabilité, caractéristiques principales Modélisation Identification Analyse Synthèse du régulateur Analyse Objectifs atteints ? Objectifs/ performances à atteindre Système à réguler/asservir Fonction de transfert Stabilité, précision, rapidité, robustesse Paramètres du régulateur OUI NON H. Garnier 10 Schéma de régulation continue • La recherche d’une loi de commande s’appuie sur : – un modèle G(s) de l’ensemble actionneur + système – le type de signaux d’entrée : la consigne Yc(s), la perturbation D(s) • On distingue la chaîne directe et la chaîne de retour + - C(s) G(s) Y(s) U(s) Yc(s) Ym(s) D(s) + + H(s) ε (s) Chaîne de retour Chaîne directe H. Garnier 11 Schéma de régulation numérique • Atouts : coût faible, rapidité, précision élevée et insensibilité aux bruits, facilité d’implantation et souplesse par rapport aux modifications • Besoin de blocs pour faire dialoguer les parties analogique et numérique : CAN et CNA H. Garnier 12 Autre représentation courante du schéma de régulation numérique H. Garnier 13 Objectifs • Etude des asservissements numériques, c’est à dire du problème de l’utilisation, en temps réel, de calculateurs ou processeurs numériques afin de commander/piloter des processus physiques • Représentation et étude des différentes interactions qui apparaissent entre la partie analogique et la partie numérique • Analyse des systèmes numériques • Synthèse et mise en œuvre des lois de commande de type PID numérique H. Garnier 14 Sommaire de l’EC Régulation numérique I. La transformée en Z II. Rappels sur échantillonnage et reconstruction III. Systèmes numériques IV. Systèmes échantillonnés V. Synthèse de correcteurs PID numériques H. Garnier 15 Webographie & bibliographie relative au cours • Webographie (transparents de cours et énoncés de TD) • w3.cran.univ-lorraine.fr/hugues.garnier/?q=content/teaching • Bibliographie – Roland Longchamp, Commande numérique de systèmes dynamiques. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 1995 • Brian Douglas, Education channel on youtube • Discrete Control System Lecture • Visualisez la première vidéo sur ce thème H. Garnier 16 Mise en œuvre en TP d’un PID numérique d’une régulation de température uploads/Science et Technologie/ a-regul-num-intro.pdf