REGULATION DE LA TEMPERATURE D'UN FOUR

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1 CETTE FICHE EST A REMETTRE COMPLETEE A L'ISSUE DU TP. REGULATION DE LA TEMPERATURE D'UN FOUR NOMS (souligner le rédacteur) Préparation /6 Déroulement /7 Compte-rendu /7 /20 Liens référentiel: Tâches T41 et T42: DEFINIR les éléments nécessaires à la mise au point du système, Tâches T41 et T42: REDIGER les comptes-rendus d'essais, Tâches T41 et T42: DECODER les notices techniques et documents constructeurs, les documents du dossier technique et les relevés des différents mesureurs Tâche T5: CONTROLER la conformité fonctionnelle d'un ensemble Liens programme: Commutation: interrupteurs électroniques commandés Conversion analogique numérique 5.1. Conversion d'une grandeur physique en une information électrique 5.5. Asservissements Contrat de formation: Objectif Le schéma de principe de la régulation de température étant fourni, être capable de donner la liste des composants y participant. Etre capable de régler le système selon une méthode imposée (dérivée de BROIDA). Quantifier la qualité du réglage effectué. Etre capable de comparer objectivement le réglage effectué à un autre obtenu par une méthode optimisée et fournie. Remarques élèves: Auto-évaluation Compris Pas compris Evaluation professeur 1 Remarques professeur: 1 B: Bien; L: Limite; I: Insuffisant; NE: Non Evalué 1/8

2 Matériel à utiliser: Essais de systèmes - 2BTSET Régulation de température d'un four, PC équipé du logiciel de réglage PID17, Oscilloscope à mémoire numérique. Ressources documentaires: Rapport du thème, Documentation sur la régulation PID17, Documentation sur le logiciel de réglage PID Frontières de l'étude: Le système à votre disposition se compose d'un four "domestique" et d'une platine supportant l'appareillage et le régulateur. Ce dernier est en fait un automate TSX17 équipé de l'option régulation. Cependant, aucune notion de programmation n'est nécessaire pour le TP et seuls les mots et bits de la régulation vous serviront à justifier certaines réponses. 2. Etude fonctionnelle de la régulation: 2.1. Schéma de principe: Consigne Régulateur Commande TOR Réseau monophasé Interface de puissance Image température Transmetteur Capteur 2/8

3 "! # $ % $ & ' (!)! *!)!!+, 2.3. Principe de l'interface de puissance: Il s'agit en fait d'un interrupteur statique fonctionnant en tout ou rien. Sa commande est à rapport cyclique variable sur une période fixe. Le rapport cyclique variant de 0 à 1, la puissance fournie varie de 0 à sa valeur 0 T T t maximale ( R U 2 ), on montre que la puissance est alors proportionnelle à. 3/8

4 3. Réponse en boucle ouverte: 3.1. Modélisation du four en régime statique: Charger le logiciel PID17 sur l'ordinateur à votre disposition (CD PID17, ENTREE, puis PID17). Sélectionner la boucle 1 (L1). Se mettre en mode manuel. Commande TOR Réseau monophasé Interface de puissance La valeur associée à la commande TOR est accessible par : L'image de la température peut être lue dans: PV value Image température Transmetteur Capteur Cette mesure étant relativement longue à effectuer, on vous en fournit les relevés: OUT PV Tracez la courbe de la température du four en régime établi f en fonction du rapport cyclique 3.2. Interprétation: Quel est le coefficient directeur de la droite se rapprochant le plus de la courbe obtenue? L'accroissement f vaut 66 pour =25 %, ce qui fait une pente de 0,24 C/% Modélisation en régime dynamique: En gardant une valeur de compatible avec une sortie n'excédant pas 10 V en régime établi, tracer la réponse indicielle du four en réponse à un échelon. 4/8

5 Pour ce faire, le four étant initialement à la température ambiante, appliquer l'échelon et relever f (t) (il faut compter une heure pour ce relevé). Relevé fait avec OUT= Réglage du four selon la méthode préconisée par le concepteur du régulateur PID: 4.1. Généralités: Le réglage d'un régulateur est une opération qui peut être complexe. C'est pourquoi il existe des méthodes rapides permettant à partir d'une identification du système à réguler une détermination a priori des coefficients du régulateur. 5/8

6 La méthode préconisée par le concepteur (dérivée de la méthode de Broïda) est basée sur la réponse en boucle ouverte à un échelon d'entrée et à l'identification du four à un système de premier ordre avec un retard pur Exploitation de la réponse en boucle ouverte: Lire les pages 54 et 55 du document "TSX17, régulation" Calculs préliminaires: A partir du relevé du 3.3., calculez les coefficients Tu et Tg. Le détail du relevé ci-contre donne pour OUT=200 (qui correspond à un S de 20): Tu=87 s Tg=380 s Prédétermination des réglages: Déterminez les valeurs numériques que la méthode vous donne pour le régulateur du four (régulateur en PID): Gain proportionnel Kp Temps d'intégration T i Temps de dérivation T d 5. Essais du four en boucle fermée, réglages selon la méthode préconisée par le concepteur du régulateur PID:!" -., " / 0 ' &1. Kp doit être multiplié par 100 (le gain proportionnel vaut 1 si KP vaut 100), Ti et Td doivent être exprimées en 1/10 s. 6/8

7 5.2. Mesures: Sur la fenêtre du logiciel PID17, régler les 3 valeurs KP, T i et T d. Le four étant à sa température initiale, appliquer un échelon de consigne de 60 C et relever la réponse en boucle fermée (se remettre préalablement en mode AUTO). Attendre la stabilisation (si elle existe) de la température du four. Après un temps suffisamment long (3/4 h), la température s'est stabilisé à 62 C Interprétations: Quelles sont les valeurs numériques de: La constante de temps (à 5 %)? L'erreur statique? Le premier dépassement? Le système bouclé est-il stable? 7/8

8 6. Essais du système en boucle fermée, réglages d'après une méthode optimisée: 6.1. Présentation: Lors du développement de ce projet, les valeurs des coefficients du régulateur avaient été obtenus grâce à une méthode dite "de plans d'expériences" (Tagucchi). Les coefficients obtenus étaient alors (relever les valeurs dans le rapport de thème): KP= T i = T d = 6.2. Mesures: Même mesure qu'en 5.2. Au bout d'un temps suffisamment long (3/4 h), la température se stabilise à 60 C Interprétation: Complétez le tableau ci-dessous: Concepteur Stabilité TAGUCCHI Concluez. 8/8