cour asservissement

M.E.I.
AUTOMATISME
S
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ASSERVISSEMENT
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Différence entre la régulation et l’asservissement :
Régulation
Dans ce cas, la consigne est fixée et le système doit compenser l’effet des perturbations.
Exemples : le réglage de la température dans un four, de la pression dans un réacteur, le niveau d’eau
dans un réservoir.
1)
Asservissement
Un système asservi est un système dit suiveur , c’est la consigne qui varie.
Exemples : une machine outil qui doit usiner une pièce selon un profil donné, un missile qui poursuit une cible
2)
La variation de vitesse en hydraulique proportionnel :
La vitesse de sortie du moteur hydraulique est une image de la tension de consigne à l’entrée de la carte
de puissance .
Débit d’huile
provenant de la
pompe
Tension de
consigne Uc
Consigne
Carte électronique de
puissance Uc = f(I)
Distributeur
proportionnel
Charge
Moteur
hydraulique
Boucle ouverte
- Potentiomètre
- Clavier
- Automate
- etc ….
Nota : Si le débit de la pompe vient à varier ou si la charge est modifiée, la vitesse du moteur change.
3)
La régulation (ou asservissement ) de vitesse en hydraulique proportionnel :
4)
La vitesse de sortie du moteur est régulée. Si le débit de la pompe varie, ou si la charge ralenti le moteur,
la génératrice tachymétrique renvoie la nouvelle valeur à la carte de régulation. Cette carte compense
alors le signal par rapport à la consigne, et maintient donc la vitesse initiale.
Débit d’huile
provenant de la
pompe
Tension de
consigne Uc
Consigne
Carte de
régulation
Carte
électronique
de puissance
Uc = f(I)
- Potentiomètre
- Clavier
- Automate
Distributeur
proportionnel
Charge
Moteur
hydraulique
Génératrice
tachymétrique
- etc ….
G
Boucle fermée
Nota : Le technicien de maintenance interviendra au premier niveau de la régulation , après c’est une
affaire de spécialiste.
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Opérations possibles :
Installation câblage et mise en service
Modification de la consigne en autonomie.
Relevé de courbe : La tension de consigne en fonction de la vitesse angulaire en tr/ mn ou de la vitesse linéaire
en m/mn. Pour un ou plusieurs débits , en variation ou en régulation.
Modification des paramètres de régulation ( P. I .D ) sur indications.( assisté )
Réglage du zéro bobines et du vibrage sur indications ( assisté )
5)
Caractéristique d’un système asservi
-Stabilité
c/s
Comportement stable
Régime transitoire
Régime permanent
c/s
Comportement instable
-Précision
c/s
L’erreur en régime permanent
caractérise la précision. On parle
d’erreur statique.
-Rapidité
Erreur statique
c/s
Le temps de réponse à 5%
caractérise la rapidité
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Notion d’asservissement proportionnel – intégral –dérivé ( P. I .D) :
6)
On l’a vu , dans le cas de l’asservissement la consigne peu varier sans arrêt. Ceci pose des problèmes de
stabilité comme le montre le schéma ci-dessous :
Consigne
Réponse
perturbée
Réponse
idéale
Temps
Un tas de paramètres interviennent dans la perturbation : Charges , réponses du système , changement du débit
ou de la pression dans le cas de l’hydraulique ….etc .
Pour compenser ces instabilités on rajoute dans la boucle de régulation des composants ( électroniques ) qui
permettent des corrections . On peut donc agir sur trois composantes :
-
Le proportionnel , appelé aussi gain : Kp
L’intégral
: Ki
La dérivée
: Kd
Remarque : Le réglage de ces paramètres se fait dans l’ordre de l’énoncé
Nous allons voir un exemple de réglage d’un asservissement en jouant sur les paramètres P.I.D
synoptique de l’asservissement P.I.D
7)
Asservissement P I D
Ki
Tension de
consigne Uc
Consigne
- Potentiomètre
- Clavier
- Automate
- etc ….
8)
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Carte de
régulation
Kp
Kd
Exemple de réglage d’asservissement :
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Débit d’huile
provenant de la
pompe
Carte
électronique
de puissance
Uc = f(I)
Distributeur
proportionnel
Charge
Moteur
hydraulique
Génératrice
tachymétrique
G
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ASSERVISSEMENT P :
L'asservissement proportionnel est essentiel au fonctionnement du P.I.D. Il permet pour cet application de
donner de la puissance au moteur . Voici quelques résultats d'expérimentations avec Ki=0 et Kd=0.
A
B
La courbe A représente la consigne que l'on désire atteindre ,c'est un échelon de valeur 32. La courbe B
représente la vitesse réelle du système. Comme vous pouvez le constater, plus Kp est grand, plus le système
converge vite vers sa valeur finale. Mais en contrepartie, pour des valeurs de Kp trop grandes, le système
oscille. Mais là n'est pas notre plus gros problème, en effet sur ces courbes on voit nettement que la vitesse du
moteur n'atteint jamais la vitesse désirée. C'est ce que l'on appelle l'erreur statique, elle correspond à la
différence entre la vitesse réelle et la vitesse désirée en régime établie (une fois que le système s'est stabilisé).
Pour compenser cette erreur statique, on rajoute le terme intégral.
ASSERVISSEMENT P I
Le correcteur intégral sert principalement à supprimer l'erreur statique. L'idée principale est de "charger" ou
intégrer l'erreur depuis le début et d'ajouter cette erreur à la consigne jusqu'à ce qu'elle devienne nulle. Lorsque
cette erreur est nulle, le terme intégral se stabilise et il compense parfaitement l'erreur entre la consigne et la
vitesse réelle. Démonstration en image :
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On voit cette fois-ci que le terme intégral a bien fonctionné et que l'erreur statique est nulle. On
constate aussi que plus le gain Ki est grand, plus le système converge vite. En revanche, plus Ki est
grand, plus le système oscille et plus le dépassement est grand. Sur des asservissements en position
le terme dérivé permet de diminuer, le dépassement et les oscillations.
ASSERVISSEMENT P I D
le terme dérivé permet de diminuer, le dépassement et les oscillations
Kp = 1
Ki = 0.14
Kd = 10
Nota : Toutes la difficulté sera de bien doser chacune des valeurs . Chaque systèmes aura ses paramètres
C’est pour cela que c’est une affaire de spécialiste.
Le Rôle du technicien de maintenance pourra être de modifier ces réglages à partir d’une
Procédure ( assisté ) et de relever les nouvelles caractéristiques du système ( en autonomie )
9)
Autres applications :
Variation de vitesse de la tige d’un vérin :
Débit d’huile
provenant de la
pompe
Tension de
consigne Uc
Consigne
-
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Carte
électronique de
puissance
Uc = f(I)
Potentiomètre
Clavier
Automate
etc ….
A
Distributeur
proportionnel
1C
B
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Régulation et asservissement de la vitesse de la tige d’un vérin :
Débit d’huile
provenant de la
pompe
Tension de
consigne Uc
Consigne
Carte
électronique
de puissance
Uc = f(I)
Carte de
régulation
A
Distributeur
proportionnel
1C
B
- Potentiomètre
- Clavier
- Automate
- etc ….
Dispositif permettant de
mesurer la vitesse de
déplacement du vérin et
de la transformer par
exemple en signal ( -10 +
10 V cc )
Asservissement en position de la tige d’un vérin :
Débit d’huile
provenant de la
pompe
Tension de
consigne Uc
Consigne
Carte de
régulation
Carte
électronique
de puissance
Uc = f(I)
A
Distributeur
proportionnel
B
-
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Potentiomètre
Clavier
Automate
etc ….
Potentiomètre permettant
de donner une résistance
proportionnele au
déplacement
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