TPn 21 Régulation de vitesse d un train Durée: 4 heures

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1 TEE Sciences e Technologies de l'indusrie e du Développemen Durable Dae Lycée Nicolas Apper OBJECTIFS Régulaion de la viesse d un rain TP 2 Séquence 2 Décoder un schéma élecrique Décoder un schéma bloc Eudier l influence des correceurs P e I en BF RegulaionViesseTrain _33 Référeniel: C8ee2 Inerpréer les résulas d une simulaion afin de valider une soluion ou de l opimiser CONDITIONS DE REALISATION Durée : 4 heures Travail en groupe Logiciel à uiliser Logiciel Auomgen8 (Suie IRAI) + Psim9 version de Démo Pré-requis: TP Régulaion de empéraure four Lecure du livre pages 49 à 5- Décoder un schéma Lecure du livre pages e 2 à 23 Vous allez découvrir dans ce TP le principe de foncionnemen d une régulaion de viesse. Cee éude es réalisée à parir des schémas élecriques e de la modélisaion du sysème dans le module «Auomsim» du logiciel Auomgen8 en liaison avec la maquee numérique du rain «Iris3D» ci-conre : TPn 2 Régulaion de viesse d un rain Durée: 4 heures. Inroducion: +5v Le moeur à couran coninu du rain es alimené par un variaeur de viesse commandé par une consigne de viesse analogique -v permean d obenir une viesse variable du rain de à %. RegulaionViesseTrain_33 /6

2 2. Modélisaion de la chaîne d énergie (Circui de puissance) Compléer le diagramme en précisan le nom des composans devan saisfaire les grandes foncions «exigées» par nore sysème de régulaion de viesse. Compléer les noes en précisan la naure de l énergie mise en œuvre enre les «blocks». 3. Analyse emporelle du circui de commande Compléer le chronogramme suivan : S S KA KM Remarque : S acionné S= ; S non acionné S= Bobine de KA alimenée KA = ; Bobine de KA non alimenée KA = Temps de emporisaion de Ka 2 secondes (s représene cm sur l axe des emps) 4. Régulaion de la viesse du rain 4.. Modélisaion du sysème en boucle ouvere (BO): Pour pouvoir mesurer la viesse du moeur du rain à chaque insan, les ingénieurs on relié mécaniquemen l arbre du moeur à celui d une dynamo achymérique qui délivre une ension proporionnelle à la viesse du moeur. Pour une viesse du moeur Wm(en rd/s), la dynamo délivre : Ud=,58. Wm (en vol) Exemple: Pour une viesse du moeur de Wm= rd/s, la dynamo délivre Ud=,58v RegulaionViesseTrain_33 2/6

3 Démarrer le logiciel Auomgen8 e ouvrir le fichier «Train_RegulaionN_BO.agn» après l avoir recopié sur le disque dur local de vore pose informaique. Ouvrir le folio «Schéma» puis vérifier la validié de vore chronogramme en lançan la simulaion Pour différenes viesses de consigne (,, 5, ) observer la viesse de roaion du moeur e le comporemen du rain. Conclusion : Ouvrir le folio «BO-BF» e mesurer l erreur «Σ» en régime éabli pour une consigne de viesse N= Σ=N-U d =.. La valeur Cr correspond au couple résisan qui freine le moeur lorsque le rain es dans une côe. On néglige ous les aures froemens inervenan sur le moeur (froemens aérodynamiques, froemens de ransmission ) Pour Cr = 5 correspondan à une côe de pene moyenne e Cr= correspondan à une côe de fore pene, compléer le ableau suivan (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): N Cr I U d Σ La régulaion de viesse réalisée es-elle saisfaisane? Pourquoi? 4.2. Modélisaion du sysème en boucle fermée (BF): Correcion proporionnelle (Correceur P) Pour améliorer les performances du sysème de régulaion de viesse, les ingénieurs on imaginé la soluion proposée sur le fichier «Train_RegulaionN_BF_P.agn». Ouvrir ce fichier après l avoir recopié sur le disque dur local. Le sysème foncionne mainenan en boucle fermée, c'es-à-dire que le variaeur connai la valeur U d e peu donc calculer l erreur de viesse «Σ» à chaque insan. Placer Σ (en rouge) sur le schéma ci-dessus. Pour corriger l erreur «Σ», les ingénieurs on égalemen imaginé amplifier cee erreur à l aide d un correceur proporionnel (Correceur P). Remarque : Sur le schéma, la valeur placée dans le «correceur P» correspond à une amplificaion de, c'es-à-dire que la valeur en enrée du «correceur P» es égale à la valeur en sorie à chaque insan (le comporemen serai idenique si le «correceur P» éai remplacé par un fil). Pour P=, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): RegulaionViesseTrain_33 3/6

4 Pour P=5, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): Pour P=, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): Conclure en précisan quelle es la valeur de «P» qui perme d obenir la meilleure précision sur la viesse réelle du rain (Σ la plus faible) Conclure en précisan quelle es la valeur de «P» qui perme d obenir la meilleure sabilié (le moins d oscillaion possible de la viesse du rain car il fau penser au confor des passagers) Correcion proporionnelle inégrale (Correceur PI) Pour améliorer encore les performances du sysème de régulaion de viesse, les ingénieurs on inséré dans le variaeur un correceur inégral en série avec correceur proporionnel. Ouvrir le fichier «Train_RegulaionN_BF_PI.agn après l avoir recopié sur le disque dur local. Remarque : Mere les circuis élecriques sous ension (fermer Q e appuyer sur S) avan de valider la consigne de viesse N=. Pour P=, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): Pour P=5, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): RegulaionViesseTrain_33 4/6

5 Pour P=, compléer le ableau ci-dessous (en régime éabli) (précision des valeurs à, près): Conclure en précisan quelle es la valeur de «P» qui perme d obenir la meilleure précision sur la viesse réelle du rain (Σ la plus faible) Conclure en précisan quelle es la valeur de «P» qui perme d obenir la meilleure sabilié (le moins d oscillaion possible de la viesse du rain car il fau penser au confor des passagers) Conclure en précisan quelle es la valeur de «P» qui perme d obenir la meilleure rapidié pour corriger l erreur qui apparaî lorsque le rain passe d une porion de voie plae à une porion de voie en pene monane (Cr= puis Cr=) ou inversemen (Cr= puis Cr=) Limie de sabilié pour la sécurié des passagers Condiions : Avec Cr=, faire un essai à N= puis après sabilisaion imposer l arrê par N=. Observer le comporemen du rain pour des valeurs du correceur proporionnel P de 2 puis 3. Conclure 5. Idenificaion des différens blocs modélisés: Encadrer sur la modélisaion de la régulaion de viesse réalisée avec le logiciel Psim9Demo la dynamoachymérique (bloc DT) e l ensemble des blocs apparenan au moeur à couran coninu du rain ( bloc Mcc). Démarrer le logiciel Psim9Demo, ouvrir le fichier «TrainPI.sch» après l avoir recopié sur le disque dur local e effecuer les simulaions pour P= e P=5 Rappel : «Run simulaion» : ou F8, puis cliquer sur e sélecionner N e U d pour les visualiser sur le même graphe (voir ci-dessous) puis de nouveau fois pour afficher Cr e une aure fois pour afficher le couran Im. RegulaionViesseTrain_33 5/6

6 Surligner l évoluion de U d pour P= e P=5 Sysème en boucle fermée e correceur PI avec P= Sysème en boucle fermée e correceur PI avec P= Observer sur les relevés ci-dessus l évoluion du couran Im au démarrage du rain. Préciser les valeurs aeines pour P= e pour P=5 (Cliquer sur pour pouvoir mesurer les courans de démarrage avec précision) P= Im demarrage = P=5 Im demarrage = Conclure e opimiser le réglage du correceur P en précisan vos crières de choix : P= RegulaionViesseTrain_33 6/6