Travaux Pratiques FPGA de la carte Spartan-3E de Xilinx sous Labview

Transcription

1 Département Génie Electrique Travaux Pratiques FPGA de la carte Spartan-3E de Xilinx sous Labview 2016/2017

2 Tutorial 6: Réalisation d un régulateur avec un correcteur PID d une architecture redondante 1oo2

3 Objectif : L objectif de ce travaux pratique est de réaliser une boucle de régulateur PID qui va commander une vanne de refroidissement commandé par un servomoteur de type Tower Pro SG90 à aide d une carte SPARTAN 3E à base FPGA. À chaque fois que la température dépasse 30 dans le réservoir, la vanne s ouvre pour refroidir le liquide dans le réservoir avant de le laisser couler. La régulation de niveau ne sera pas traiter! Figure -1 : Procédé à implémenter Pour l implémentation du système de contrôle-commande. L application se compose des étapes : Réalisation d un diviseur de tension pour adapter la tension du capteur PT100 au convertisseur analogique numérique sur la carte SPARTAN 3E. Acquisition d une tension analogique du capteur de température PT100 via le convertisseur analogique numérique CAN de la carte SPARTAN 3E. La linéarisation et l affichage de la température PT100, Envoie d une tension analogique via CNA pour commander le moteur de la vanne

4 Réalisation de la boucle en utilisant les deux convertisseurs ADC-DAC en utilisant un régulateur de type PID. Le schéma de la boucle de régulation est représenté dans la figure ci-dessous : Avec : La consigne : correspond à la valeur de la température désirée de 30 C. L erreur Ԑn : est (C-N) l écart entre la consigne et la commande fournie par le convertisseur analogique numérique. La commande Ue : est débité par le correcteur PID. CNA : est le convertisseur numérique analogique intégré dans la carte Spartan 3E de Xilinx. CAN : est le convertisseur analogique numérique est le convertisseur numérique analogique intégré dans la carte Spartan 3EXilinx. La Mesure : est fournie par le convertisseur analogique numérique. Le processus commandé : est le qui est perturbé par une charge résistif. On va utiliser ce processus pour tester la boucle de régulation. Capteur PT100 : Aperçu d'un RTD Un RTD (capteur de température à résistance de platine) est un matériel doté d'une résistance d'une valeur typique de 100 Ω à 0 C. Il se compose d'un film

5 très fin de platine déposé sur un film de plastique. Sa résistance varie en fonction de la température et il peut mesurer des températures pouvant atteindre 850 C. Le courant qui circule à travers un RTD génère une tension aux bornes du RTD en question. En mesurant cette tension, vous pouvez déterminer sa résistance et ainsi sa température. La relation entre la résistance et la température est relativement linéaire. Les RTD sont habituellement classés par leur résistance nominale à 0 C. Les valeurs de résistance nominale types pour les RTD à film fin en platine sont comprises entre 100 et 1000 Ω. La relation entre la résistance et la température est presque linéaire et respecte l équation suivante : Pour une température dans un intervalle -200 C<t < 0 C Pour une température dans un intervalle 0 C < t < 850 C Avec Tache à réaliser: 1-En utilisant les tâches réalisées aux ateliers 3, 4 et 5 réalisé la boucle de régulation avec le régulateur PID de Labview. Le comportement de la vanne sera modelé par un cercle monté sur le servomoteur Tower Pro SG90 comme suite:

6 1- Réalisé la boucle de régulation redondante représenté dans la figure ci-dessous.