REGULATION. 2. Analyse d un procédé

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1 REGULATION 1. Rappel On différenie l asservissemen qui es une réponse au changemen de de la régulaion qui es une réponse à une perurbaion. 2. Analyse d un procédé Différencier le comporemen des sysèmes par leur réponse à un échelon de commande. Déerminer les paramères inrinsèques des procédés :. pour un sysème sable : le gain saique, la consane de emps, le emps mor,. pour un sysème insable ou inégraeur : le gain dynamique e le emps mor. Pour pouvoir réaliser la régulaion d un procédé il fau connaîre le procéder e le modéliser. Pour cela il fau l analyser c es-à-dire déerminer les paramères inrinsèques des procédés. A parir de ces paramères il sera possible de déerminer le choix des correceurs. L analyse se fai en boucle ouvere : Soi le procédé es naurellemen sable, soi il es naurellemen insable. Mode opéraoire : Le régulaeur doi êre placé en mode manuel. On règle la grandeur réglane à une ceraine valeur (ici pourcenage de la puissance), on aend la sabilisaion, puis on impulse un échelon de commande e on regarde l évoluion dans le emps. a. Eude des procédés naurellemen sables On éudie la réponse 0,63 Gain saique : G s = Consane de emps ( ) : c es le emps qui s écoule enre le momen où la perurbaion apparaî sur la grandeur de sorie e le momen où cee grandeur a accompli les 63,2% de l ampliude oale de sa variaion. θ T r Temps mor ( ) (ou reard) : c es le décalage dans le emps enre le momen où l échelon es produi sur la grandeur d enrée e le momen où l on voi apparaîre la perurbaion sur la grandeur de sorie. Il mesure l inerie du procédé. Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 1/6

2 Temps de réponse (T r ) : emps mis pour obenir la sabilisaion de la mesure. b. Eude des procédés naurellemen insables On peu déduire de cee courbe le emps mor ( ) e le gain dynamique (K) qui correspondra à la consane d inégraion du correceur inégrale K i. Gain dynamique K = c. Choix des correceurs Remarque le gain dynamique (qui correspond coefficien d'inégraion lors de la régulaion) représene la rapidié de la dérive de la mesure par rappor à l'échelon sur la correcion qui a éé produi. Les correceurs son les élémens d une régulaion ou d un asservissemen qui permeen d aeindre l objecif (la ). Ils son 4 : Tou ou rien (T.O.R.), proporionnel (P), inégral (I) e dérivé (D). Les deux derniers s ajouen au précéden. Avec la déerminaion du emps mor e de la consane de emps ou du gain dynamique on peu déerminer la loi de commande à uiliser. Procédé naurellemen sable Procédé naurellemen insable / max / min Loi de commande K max K min Loi de commande >20 T.O.R. >0,5 Boucle fermée insuffisane P 0,2 0,5 PID 10 5 PI 0,1 0,2 PI 5 2 PID 0,05 0,1 P <2 Boucle fermée insuffisane <0,05 T.O.R. Le correceur va, en foncion de l Ecar ( mesure), appliquer à la sorie du régulaeur une valeur. Cee valeur va êre prise en compe par l acionneur pour agir (par exemple elle correspond à un cerain pourcenage de la puissance de la résisance chauffane (acionneur)). Les valeurs exrêmes son 0% e 100%. Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 2/6

3 3. Régulaion Tou Ou Rien (T.O.R.) Tracer e exploier l'évoluion des grandeurs à parir d'une fixe pour les régulaions TOR à un seuil e à deux seuils de basculemen. Représenaion des grandeurs réglane e réglée d une régulaion T.O.R. Savoir déerminer W, W+DIFF e W- DIFF à parir des courbes ci-conre (), () e () cidessous. Grandeur réglane Grandeur réglée Période T Ampliude A Consigne W Seuil hau W + DIFF Hysérésis de réglage 2DIFF Seuil bas W - DIFF Présenaion : Le foncionnemen TOR se caracérise par deux éas possibles pour la commande. Celui qui correspond à la commande maximale (100 %) e celui qui correspond à la commande minimale (0 %). En général on règle un seuil limie (DIFF = seuil hau seuil bas 2 ) différen de 0 (fig.1), afin de ne pas avoir une fréquence de commuaion du sysème rop grande, ceci pour évier une faigue prémaurée des organes de réglages. Le réglage du régulaeur se fai à l'aide de deux paramères : La W, fournie en unié de mesure ; Le seuil DIFF, donné généralemen en pourcenage de la. 100% 100% Cas seuil limie = 0 0% W-DIFF W W+DIFF 0% W Foncionnemen : La grandeur réglée oscille auour du poin de foncionnemen. À chaque dépassemen des seuils de commuaion, la sorie du régulaeur change d'éa. Compe enu de l'inerie du sysème, la valeur absolue de l'erreur ε peu dépasser le seuil DIFF. Remarque : La mesure ne peu pas êre consane dans ce ype de régulaion, le sysème es en régime d'insabilié enreenue. Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 3/6

4 Influence du paramère de seuil La valeur du seuil influe sur la fréquence des permuaions e l'ampliude de la variaion de la grandeur mesurée. Plus le seuil es faible, plus la fréquence es élevée, moins l'ampliude es grande. Une augmenaion de la fréquence rédui d'auan la durée de vie de l'organe de réglage. 4. Régulaion à acion coninue a. Déerminaion des paramères Mesurer les crières de performance en boucle fermée, auour d'un poin de foncionnemen, suie à un échelon de : l'écar saique, le emps de réponse à 5 %, la valeur du 1er dépassemen. Premier dépassemen max Echelon Tracer () e () sur le même graphe e déerminer les 3 crières : écar saique (ε s ), emps de réponse à 5% (T r ), valeur du premier dépassemen (d), voir 3 du cours Tpc5-0b crs 2. 1 Ecar ε T r Erreur saique εs b. Crière de performance des boucles d asservissemen e de régulaion En asservissemen e en régulaion, pour un échelon de ou de la perurbaion : - Mere en évidence expérimenalemen l'influence du gain sur l'écar saique, le emps de réponse à 5 % e le dépassemen pour une correcion proporionnelle. - Mere en évidence expérimenalemen l'influence d'une correcion inégrale sur l'écar saique, le emps de réponse à 5 % e le dépassemen. Comparer l'inérê relaif d'une régulaion à acion disconinue e d'une régulaion à acion coninue (avec correceur PID) dans un conexe donné. Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 4/6

5 Définiion des crières Les performances d un sysème avec boucle fermé (régulaion) qui nous inéresse cee année son la précision, la rapidié e l amorissemen (la sabilié). Précision : Une régulaion es précise si l écar avec la (l écar saique ε s ) es faible. Rapidié : Une régulaion es rapide si son emps de réponse à 5% (Tr) es faible. Amorissemen Une régulaion es sable ou donne une caracérisique dynamique amorie si pour une consane, la grandeur régulée end vers une valeur consane. Sinon elle es insable. On considère le signal amori s il rese dans la zone des ± 5%. Influence des différenes correcions Correceur ou ou rien (T.O.R.) L amorissemen n es jamais obenu on es en régime d insabilié enreenu. Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 5/6

6 Influence des aures correceurs : Type de correcion Précision Rapidié Sabilié (amorissemen) Quand le diminue diminue augmene coefficien proporionnel K p ( p ) augmene Quand le gain parfaie diminue augmene inégral T i augmene Quand le gain dérivé T d augmene Ne bouge pas augmene augmene Remarques : Aenion si les paramères augmenen rop leurs effes bénéfiques décroissen La dérivée présene l avanage de bien résiser aux perurbaions conrairemen à l inégrale seule. Les correceurs s ajouen les uns aux aures : on améliore le proporionnel (P) en ajouan un inégrale (PI), puis on les améliore en ajouan un dérivé (PID). Tsp5-0c crs 3 conrôle & régulaion/t-spcl-s&p Lycée Borde Basse Page 6/6