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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université 8 Mai 1945 – Guelma Faculté des Sciences et de la Technologie D Dé ép pa ar rt te em me en nt t d de e G Gé én ni ie e E El le ec ct tr ro ot te ec ch hn ni iq qu ue e e et t A Au ut to om ma at ti iq qu ue e Travaux Pratiques destiné aux étudiants de troisième Année LMD Automatique Préparée par : Dr. Leila BOUCERREDJ Pr. Abdelkrim MOUSSAOUI Année Universitaire 2015 - 2016 TP de régulation Table des matières Technologie des appareils utilisés dans les installations expérimentales .............. i Les modules de la régulation automatique continue (régulation de niveau) ......... i Les modules de la régulation automatique continue ...................................................... iv Les modules de la régulation automatique discontinue ................................................ vii Les modules de connexion et de visualisation ................................................................. viii Introduction ...................................................................................................................................... 1 TP 1: Circuit de réglage avec régulateur proportionnel (P) appliqué à une simulation de trajet de 1er ordre. ........................................................................................... 2 TP 2: Régulateur PI appliqué à une simulation de trajet de 1er ordre. ............... 8 TP 3: Régulateur PID appliqué à une simulation de trajet de 2ème ordre ......... 15 TP 4: Régulation de niveau (1): Analyse du comportement du système de réglage................................................................................................................................................. 22 TP 5: Régulation de niveau (2): Analyse des caractéristiques de la boucle de régulation ........................................................................................................................................... 25 Régulation de température (734 12) .................................................................................... 29 TP 6: Régulation de température (1): Relevé de la caractéristique d’une installation de température réglée ....................................................................................... 31 TP 7: Régulation de température (2): Choix des points de fonctionnement et relevé des caractéristiques d’une boucle de température ......................................... 36 Annexe : Généralité sur la régulation ............................................................................... 41 Bibliographie ................................................................................................................................... 46 TP de régulation Technologie des appareils utilisés dans les installations expérimentales Dans ce document se trouvent les principales caractéristiques des appareils utilisées et quelques remarques en complément. Les modules de la régulation automatique continue (régulation de niveau) (1) Les modules de régulation de niveau • Réservoir Pour la compréhension et la formulation des essais une description détaillée du réservoir est nécessaire. La figure 1 présente la numérotation des emplacements pour les différentes tirettes. La figure 2 présente les différentes sortes de tirettes. Réservoir Figure 1 : La numérotation des emplacements pour les différentes tirettes du réservoir. admission Emplacement pour les tirettes 1 Emplacement pour les tirettes 2 Emplacement pour les tirettes 3 Emplacement pour les tirettes 4 Emplacement pour les tirettes 5 Écoulement -i- TP de régulation Les modules de la régulation automatique continue (régulation de niveau) (2) • Tirettes pour la modification des caractéristiques Figure 2 : Les différentes sortes de tirettes. • Pompe L’utilisation de la pompe comme organe de réglage entraîne certaines difficultés. Le fonctionnement aléatoire est dépendant de la charge et caractéristique du fonctionnement de la pompe. Rarement on obtient un fonctionnement constant reproduisible avec une pompe. Avant chaque expérimentation, il faut préciser les caractéristiques de la pompe afin d’apprécier quantitativement les résultats. L’utilisation de la tirette 0 à l’emplacement 1 a un effet stabilisateur. Ainsi on contourne les effets de la hauteur du niveau dans la cuve et dans le tuyau. Dans cette configuration le temps t = 0 est donné dès le débordement de la tirette 0. • Sonde de mesure Pour le plongeur utilisé, il faut considérer que la valeur de départ h = 0mm ne peut être figurée exactement (comme on utilise de l’air médium de transfert compressible dans le tube plongeur et dans l’arrivée de la boîte de mesure hydraulique, il se forme un défaut nul F≈7mm). Ceci a des conséquences sur le déroulement des courbes caractéristiques particulièrement dans la phase de démarrage, il faut alors idéaliser ces segments de courbe. tirettes 0 1 2 3 4 5 -ii- TP de régulation Les modules de la régulation automatique continue (3) REGULATION DU NIVEAU Capteur de pression différentielle Réservoir avec pompe Alimentateur CC Réservoir de remplissage avec tirettes Appareil de mesure 734 26 726 86 734 25 734 81 727 41 -iii- TP de régulation Les modules de la régulation automatique continue (4) REGULATION AUTOMATIQUE CONTINUE Nœud sommateur à 5 entrées Générateur de tension de référence Générateur de fonction Boucle de température Nœud sommateur à 2 entrées SO3536-6A 734 02 SO3536-5A SO3536-6A SO5127-2R 734 07 734 12 -iv- TP de régulation Les modules de la régulation automatique continue (5) REGULATION AUTOMATIQUE CONTINUE Elément de retard Régulateur PID Interrupteur Manuel /Automatique Système de Contrôle simulé 734 089 734 09 734 16 734 06 SO3536-6C -v- TP de régulation Les modules de la régulation automatique continue (6) REGULATION AUTOMATIQUE CONTINUE Elément d’action intégrale Régulateur D Elément de transfert du 2ème ordre Module de fonction Système de Contrôle Simulé universel 734 04 727 71 734 095 734 04 SO3536-6E -vi- TP de régulation Les modules de la régulation automatique discontinue REGULATION AUTOMATIQUE DISCONTINUE Amplificateur Régulateur de gain et de l’offset Régulateur tout ou rien Echantionneur 734 19 734 13 734 01 734 19 -vii- TP de régulation Les modules de connexion et de visualisation Les modules de connexion et de visualisation Jeu de câbles pour interconnecter les bornes des modules Interrupteur unipolaire Multimètre Oxilloscope à mémoire Cadre métallique pour l'assemblage des modules du laboratoire -viii- Tektronix TDS 210 DL 2100‐3M Sonde de conexion TP de régulation Introduction La Régulation est une partie de la science technique appelée Automatique. On considère généralement que l'automatique (et donc la régulation) a débuté dans les années 1930, avec les premiers asservissements de position et surtout une première définition de la stabilité; naturellement, des systèmes à fonctionnement ’’autonome’’ existaient auparavant (les automates), mais ils n'étaient pas théorisés. Après ces premiers pas, tout s'accéléra, avec le développement des premières méthodes de synthèse de correcteurs au cours de la décennie 1940-1950, puis dès 1960, avec l'explosion de l'informatique. Aujourd'hui l'automatique est partout : • dans la vie quotidienne : chauffage, appareils photographiques, lecteurs CD, lecteurs DVD, machines à laver, domotique, … • dans l'industrie : chimie, industrie manufacturière, métallurgie, industrie plastique, production d'énergie, environnement, automobile, … • dans l'agriculture : alimentation du bétail, régulation de température d'élevages industriels, régulation d'hygrométrie pour des cultures sous serres, … • dans l'aéronautique : aviation civile et militaire, missiles, satellites, navette spatiale, … • dans la médecine : examens lourds, thérapie embarquée, chirurgie assistée, … Ce document à été conçu pour initier les étudiants aux principes fondamentaux de la technologie de la régulation automatique. Les principales fonctions des procédés, les contrôleurs et les systèmes contrôlés sont présenté avec l’aide de la simulation d’un système contrôlé, ainsi que les interactions entre les éléments de déplacement des boucles de rétroaction. Les composants individuels et les schémas blocs des circuits sont représentés dans le document. Le laboratoire de régulation a été fonctionnellement divisé en un certain nombre de sections, de sorte que l’étudiant puisse suivre un parcours didactique approprié, en allant de la théorie aux applications pratiques en augmentant de plus en plus la consistance des cours. Les sections qui composent le laboratoire sont les suivantes: Fondements de la Technologie de la Régulation Automatique Théorie de la Régulation Automatique Procédés Contrôleurs PID Régulation Automatique Continue Régulation Automatique Discontinu Applications Circuit de Réglage avec régulateur proportionnel (P) appliqué à une simulation de trajet de 1er ordre. Régulateur PI appliqué à une simulation de trajet de 1er ordre. Régulateur PID appliqué à une simulation de trajet de 2ème ordre. Régulation du niveau. Régulation de température. -1- TP de régulation TP 1: Circuit de Réglage avec régulateur proportionnel (P) appliqué à une simulation de trajet de 1er ordre. 1 Objectifs pédagogiques Après avoir traité l’expérience, on peut 1.1 Déduire des différentes valeurs d’entrée et de sortie le paramètre KP du régulateur. 1.2 Connecter un régulateur proportionnel en respectant la phase avec une installation réglée. 1.3 Justifier et expliquer pourquoi le régulateur proportionnel produit un écart de réglage restant. 1.4 Indiquer la dépendance de l’écart de réglage du facteur KP. 2 appareillages utilisés 1 Bloc d’alimentation ±15 V SO3538-8D 1 Indicateur de valeur de consigne SO 3536-5A (ou 734 02) 1 Régulateur PID SO3536-6B 2 Simulateur de trajet SO 3536-6C 1 Cadre d’expérience, profilé H LM 6208 Appareil de mesure (voltmètre ou multimètre) 1 Oscilloscope à mémoire 17 Jeu de cavaliers 501 5111 2 Adaptateurs pour sonde 5 Câble d’expérience Fiche de travail et papier millimétré 3  Le facteur KP donne l’écart entre le signal d’entrée et de sortie qui caractérise un régulateur proportionnel. Introduction / Remarques  La forme du signal d’entrée et de sortie reste identique. Ce n’est donc que le facteur KP qui peut décrire le régulateur proportionnel. On obtient le facteur KP. e a P x x K = xa : signal de sortie du régulateur xe : signal d’entrée du régulateur  Lorsqu’on utilise le régulateur dans un circuit de réglage on appelle la valeur d’entrée x et la valeur de sortie y. Pour le facteur KP on a donc le rapport : -2- TP de régulation x y uploads/Science et Technologie/ brochure-regulation-pdf.pdf