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Module 15 : Automatique et régulation industrielle Pr. Mohammed MOKHTARIChapitr

Module 15 : Automatique et régulation industrielle Pr. Mohammed MOKHTARIChapitre I : Chapitre I : Année de Formation : 2015/2016 o Introduction & Définitions.Chapitre II : Chapitre II : o Notion de régulation. Mise en contexte. Les Système bouclés et non bouclés. La Modélisation (Transformée de Laplace & Schéma bloc). Chapitre III : o Etude des systèmes de premier ordre. Réponse indicielle. Réponse fréquentielle. Application sous Matlab.Chapitre IV : Chapitre IV : o Etude des systèmes de deuxième ordre. Réponse indicielle. Réponse fréquentielle. Application sous Matlab.Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARIChapitre V : Chapitre V : o Analyse des performances d’un système. Rapidité. Stabilité. Précision.Chapitre VI : Chapitre VI : o Correction. Les correcteur usuels P/I/PI/PD/PID. Choix de correcteur. Synthèse des paramètres de correcteur par la méthode Ziegler Nichols. Automatique : c’est la discipline scientifique qui permet de maitriser le comportement d’un système (traduit par ses grandeurs de sortie), en agissant de manière adéquate sur ses grandeurs d’entrée. Il existe deux domaines d’intervention de l’automatique : Dans les systèmes continus : On parle d’asservir et/ou de réguler des grandeurs physiques de façon précise et sans aide extérieure. Exemples d’application: Régulation de température , Régulation de pression, Régulation de débit, Régulation de niveau, Régulation de position, Pilotage automatique d’un avion… Dans les systèmes à événements discrets : On parle d’automatisme (séquence d’actions dans le temps). Exemples d’application: Les Bras Robotiques, Les Ascenseurs… o Introduction :Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Cette branche de l’automatique se décompose en deux autres sous branches (séparées artificiellement par l'usage) : - La Régulation : maintenir une grandeur de sortie déterminée, constante et égale à une valeur, dite de consigne, sans intervention humaine. Exemple : Régulation de température du réacteur d'un avion. - L’Asservissement : faire varier une grandeur de sortie déterminée pour suivre une consigne variante dans le temps. Exemple : Suivi de trajectoire d'un avion. Ce cours traite uniquement les systèmes continu et utilise la partie analogique des trois moyens de base dont on dispose : mécanique, électrotechnique et électronique. La théorie de la régulation nécessite une bonne base mathématique classique. NB :Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Cette partie rappelle, ou donne, un certain nombre de définitions permettant d’aborder rigoureusement la suite du cours. Définition 1 : On appelle modèle d’un système (ou processus) la loi qui relie l’entrée (cause) à la sortie (effet). Définition 2 : un système est dit continu lorsque des variations des grandeurs physiques des sorties qui le caractérisent sont des fonctions du temps continues et que l'on peut donc définir ces grandeurs à chaque instant. On parle aussi dans ce cas de système analogique. o Définitions : Définition 3 : On dit qu’un système est invariant lorsque les caractéristiques de comportement ne se modifient pas avec le temps.Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Définition 3 : Un système est causal si sa sortie y(t) à un instant t0 ne dépend que des valeurs de son entrée u(t) pour t ≤ t0. • Un système causal ne répond pas avant d’être excité. • Les systèmes physiques temporels réalisables sont causals. • Un signal x(t) est causal si ∀t < 0 x(t) = 0. • En pratique un signal temporel est toujours causal, à condition de bien choisir l’origine des temps. Définition 4 : Un système est linéaire s’il satisfait au principe de superposition : Ce cours traite uniquement des systèmes causals, continu, linéaires et invariant. NB :Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI H H0 Mise en Contexte :Année de Formation : 2015/2016 Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI o Notion de régulation :  L'objectif d'un système automatique est de remplacer l'homme dans une tâche donnée. Nous allons, pour établir la structure d'un système automatique, commencer par étudier le fonctionnement d'un système dans lequel l'homme est « la partie commande ». Exemple : Un pilote au commande d'un avion. Le pilote doit maintenir l’avion à une hauteur H0 par rapport au niveau de la mer. Pour cela, Il observe l’altimètre et évalue la hauteur qui sépare son avion du niveau de la mer. Il détermine, en fonction du contexte, l'angle d’incidence qu'il doit donner à l’avion pour garder l’avion à une hauteur constante H0. Il agit sur la manche (ou le volant) (donc sur le système) ; puis de nouveau, il recommence son observation pendant toute la durée du vol. Si un coup de vent dévie l’avion, après avoir observé et mesuré l'écart, il agit pour s'opposer à cette perturbation. Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Si l’on veut qu’un système automatique remplace l'homme dans diverses tâches, il devra avoir un comportement et des organes analogues à ceux d'un être humain. C'est-à-dire qu'il devra être capable d’observer, de comparer et d'agir. Les yeux jouent alors le rôle d'organes de mesure (ou de capteurs), le cerveau celui de comparateur et les mains celui d'organe de puissance. Toute régulation comportera ces trois catégories d'éléments qui remplissent les 3 grandes fonctions nécessaires à sa bonne marche : • Mesure (ou observation) . • Comparaison entre le but à atteindre et la position actuelle (Réflexion). • Action de puissance. Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI Systèmes bouclés et non bouclés : Pour mieux saisir la notion de système bouclé, prenons un exemple avec 2 cas. Dans le premier, nous considérons un système non bouclé et nous mettrons en évidence ses faiblesses. Dans le second, nous montrerons les avantages qu'apporte le bouclage. On considère une cible à détruire et un avion de chasse. Premier cas (système non bouclé) : tir de missile sur une cible. Une fois le missile est parti, si ces paramètres extérieurs viennent à changer, par exemple si la cible se déplace, on ne peut plus agir sur sa direction : le missile est abandonné à lui-même. Pour atteindre le but que l'on s'est proposé, il faut verrouiller la cible en fonction de ses coordonnées et d'autres paramètres connus à l'instant du tir. Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI La boucle de retour apporte donc, au prix d'une complication certaine, un gain de précision énorme. Deuxième cas (système bouclé) : tir de missile sur une cible avec une fusée téléguidée et un radar. Considérons la même cible et un missile téléguidée. Dans ce cas, même si la cible se déplace ou un vent latéral fait dévier le missile de sa trajectoire initiale, elle atteindra quand même son but. Dans ce cas, le système n'est plus abandonné à lui-même car il comporte une boucle de retour qui est constituée par le radar, qui "mesure" la position de la fusée et qui en informe l'opérateur, et par une télétransmission qui permet de modifier la trajectoire par action sur les gouvernes. En effet, à chaque instant, un radar donnera les positions respectives du missile et de la cible. Il suffira de les comparer pour en déduire l'erreur de trajectoire et agir sur les gouvernes du missile pour rectifier cette erreur. Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI o Constitutions élémentaires d’un système régulé: On peut donc définir un système régulé comme un système bouclé ou à boucle fermée comportant une amplification de puissance, une mesure et une comparaison. A partir de ces 3 notions, on peut définir un schéma fonctionnel valable pour tous les systèmes présentant ces caractéristiques. Année de Formation : 2015/2016Pr. Mohammed MOKHTARI Pr. Mohammed MOKHTARI* S Grandeur de sortie : * S Grandeur de sortie :* E Grandeur d'entrée ou référence ou consigne : * E Grandeur d'entrée ou référence ou consigne : La sortie régulée représente le phénomène physique que doit régler le système, c’est la raison d’être du système. Il peut s'agir d'une tension, d'un déplacement, d'un angle de rotation, d'un niveau, d'une vitesse, etc... La consigne, est l’entrée d’action, c’est la grandeur réglante du système. Sa nature peut être différente de celle de (S). Seule importe sa valeur numérique. Si (E) et (S) sont de natures différentes, il suffit de définir une correspondance numérique entre ces deux grandeurs. Par exemple, on dira qu'un volt à l'entrée représente 100 tours/mn. Elle est fournie par la chaîne de retour, généralement après transformation. S' doit obligatoirement avoir même nature physique que E. Ce qui est évident si on veut donner un sens à la différence ( E - S' ). Un des rôles de la chaîne de retour est donc d'assurer la conversion de la mesure de S dans la grandeur physique de E.* S' Mesure de la sortie : * S' Mesure de la sortie :* *ɛ ɛ erreur ou écart entrée erreur ou écart entrée ––sortie : sortie : On appelle écart ou erreur, la uploads/Voyage/ automatique-et-regulation-industrielle-mmokhtari.pdf