Automatique (AU3): Précision. Département GEII, IUT de Brest contact: vincent.choqueuse@univ-brest.fr



Documents pareils
Analyse des Systèmes Asservis

Automatique Linéaire 1 Travaux Dirigés 1A ISMIN

Erreur statique. Chapitre Définition

PRECISION - REJET DE PERTURBATIONS T.D. G.E.I.I.

Cours de Systèmes Asservis

SYSTÈMES ASSERVIS CORRECTION

Premier ordre Expression de la fonction de transfert : H(p) = K

Automatique Linéaire 1 1A ISMIN

Notions d asservissements et de Régulations

CABLECAM de HYMATOM. Figure 1 : Schéma du système câblecam et détail du moufle vu de dessus.

Module : systèmes asservis linéaires

SCIENCES INDUSTRIELLES (S.I.)

Une réponse (très) partielle à la deuxième question : Calcul des exposants critiques en champ moyen

Concours EPITA 2009 Epreuve de Sciences Industrielles pour l ingénieur La suspension anti-plongée de la motocyclette BMW K1200S

CORRECTION TP Multimètres - Mesures de résistances - I. Mesure directe de résistors avec ohmmètre - comparaison de deux instruments de mesure

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

SYSTEMES LINEAIRES DU PREMIER ORDRE

Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques

Suites numériques 3. 1 Convergence et limite d une suite

Première partie. Préliminaires : noyaux itérés. MPSI B 6 juin 2015

Rapport de projet de fin d étude

!-.!#- $'( 1&) &) (,' &*- %,!

SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L INGÉNIEUR. Partie I - Analyse système

Partie 1 - Séquence 3 Original d une fonction

Université Mohammed Khidher Biskra A.U.: 2014/2015

Les Conditions aux limites

Trépier avec règle, ressort à boudin, chronomètre, 5 masses de 50 g.

Développement décimal d un réel

statique J. Bertrand To cite this version: HAL Id: jpa

Souad EL Bernoussi. Groupe d Analyse Numérique et Optimisation Rabat http ://

Le transistor bipolaire

Estimation: intervalle de fluctuation et de confiance. Mars IREM: groupe Proba-Stat. Fluctuation. Confiance. dans les programmes comparaison

Théorie et codage de l information

M2 IAD UE MODE Notes de cours (3)

Chapitre 3 : INFERENCE

Cours 1. Bases physiques de l électronique

OPTIMISATION À UNE VARIABLE

Le modèle de Black et Scholes

23. Interprétation clinique des mesures de l effet traitement

Une introduction aux codes correcteurs quantiques

Fonctions de plusieurs variables

Précision d un résultat et calculs d incertitudes

Probabilités conditionnelles Exercices corrigés

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours

Filtres passe-bas. On utilise les filtres passe-bas pour réduire l amplitude des composantes de fréquences supérieures à la celle de la coupure.

Résolution d équations non linéaires

ELEC2753 Electrotechnique examen du 11/06/2012

Moments des variables aléatoires réelles

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Automatique des systèmes linéaires continus

Chapitre 3. Les distributions à deux variables

uc : Cas d utilisation Top-Chair [Utilisation normale] Fauteuil Top-Chair Déplacer le fauteuil sur tous chemins «include» «include» «extend»

- Automatique - Modélisation par fonction de transfert et Analyse des systèmes linéaires continus invariants

Définition 0,752 = 0,7 + 0,05 + 0,002 SYSTÈMES DE NUMÉRATION POSITIONNELS =

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

Les indices à surplus constant

Cours 9. Régimes du transistor MOS

La demande Du consommateur. Contrainte budgétaire Préférences Choix optimal

Projet de synthèse de l'électronique analogique : réalisation d'une balance à jauges de contrainte

aux différences est appelé équation aux différences d ordre n en forme normale.

Les transistors à effet de champ.

Leçon 10. Procédures d inventaire et valorisation des stocks

La conversion de données : Convertisseur Analogique Numérique (CAN) Convertisseur Numérique Analogique (CNA)

Systèmes de transmission

I. Polynômes de Tchebychev

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Dimensionnement d une roue autonome pour une implantation sur un fauteuil roulant

Fonctions homographiques

Commun à tous les candidats

C algèbre d un certain groupe de Lie nilpotent.

Glossaire. de l assurance complémentaire santé(1) pour vous accompagner. Frais d accompagnement. CMU Tiers payant ...

CARACTERISTIQUE D UNE DIODE ET POINT DE FONCTIONNEMENT

Cours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

Equations cartésiennes d une droite

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Sciences Industrielles Précision des systèmes asservis Papanicola Robert Lycée Jacques Amyot

Le calculateur numérique pour la commande des processus

Dérivées d ordres supérieurs. Application à l étude d extrema.

MESURE ET PRECISION. Il est clair que si le voltmètre mesure bien la tension U aux bornes de R, l ampèremètre, lui, mesure. R mes. mes. .

Chapitre 2 Les ondes progressives périodiques

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Systèmes Multivariables - Partie II

Approximations variationelles des EDP Notes du Cours de M2

Modélisation et Simulation

Processus d Informatisation

Bien lire l énoncé 2 fois avant de continuer - Méthodes et/ou Explications Réponses. Antécédents d un nombre par une fonction

Manuel de validation Fascicule v4.25 : Thermique transitoire des structures volumiques

CHOIX OPTIMAL DU CONSOMMATEUR. A - Propriétés et détermination du choix optimal

Sur certaines séries entières particulières

Exemple 4.4. Continuons l exemple précédent. Maintenant on travaille sur les quaternions et on a alors les décompositions

Voyez la réponse à cette question dans ce chapitre.

Représentation et analyse des systèmes linéaires


Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

5. Les conducteurs électriques

Chapitre 2. Matrices

Plan du cours : électricité 1

Chafa Azzedine - Faculté de Physique U.S.T.H.B 1

CONCOURS COMMUNS POLYTECHNIQUES

Transcription:

Automatique (AU3): Précision des systèmes bouclés Département GEII, IUT de Brest contact: vincent.choqueuse@univ-brest.fr

Plan de la présentation Introduction 2 Écart statique Définition Expression Entrée de type échelon Entrée de type rampe Résumé Exercices 3 Influence des perturbations Expression Systèmes sans intégration Intégration en amont Intégration en aval Exercices

Introduction 3/ 32 Rappel des objectifs : Comparateur Correcteur Système E(p) ɛ(p) S(p) C(p) F(p) G(p) Capteur Dans l ensemble de ce chapitre, nous allons admettre que le système bouclé est stable. Sous cette hypothèse, nous allons nous focaliser sur une caractéristique importante du système corrigé : sa précision. Qu est ce que la précision? Comment obtenir un système précis? Comment les perturbations extérieures influencent-elles la précision?

Écart statique: Définition 4/ 32 Définition : Considérons le système bouclé suivant E(p) ɛ(p) H(p) S(p) G(p) La précision est mesurée via ɛ(t), l écart entre l entrée et la mesure. Un système précis donnera un écart nécessairement faible. En pratique, nous nous intéressons à l écart en régime permanent c-a-d lorsque t. Écart statique : L écart en régime permanent, nommé écart statique, correspond à la grandeur : ɛ( ) = lim t ɛ(t) = lim p 0 pɛ(p)

Écart statique: Définition 5/ 32 Définition : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) 2 3p S(p) sortie.5 0.5 e(t) s(t) ɛ( ) sortie 5 0 5 e(t) s(t) ɛ( ) 0 0 0 20 30 t (s) (a) Écart statique lorsque l entrée est un échelon unitaire 0 0 5 0 5 t (s) (b) Écart statique lorsque l entrée est une rampe de pente unitaire

Écart statique: Expression 6/ 32 Expression : Sauf indication contraire, nous allons nous intéresser au cas des systèmes avec retour unitaire. E(p) ɛ(p) FTBO(p) S(p) Quelle est la valeur de l écart statique ɛ( )? Dans le domaine de Laplace, l écart ɛ(p) est donné par : ɛ(p) = E(p) S(p) () = E(p) FTBF(p)E(p) (2) ( = E(p) FTBO(p) ) E(p) = (3) FTBO(p) FTBO(p)

Écart statique: Expression 7/ 32 Expression : En utilisant le théorème de la valeur finale, nous obtenons ɛ( ) = lim pɛ(p) (4) p 0 ( ) pe(p) = lim (5) p 0 FTBO(p) Pour un système à retour unitaire, l écart statique est donné par la relation ( ) pe(p) ɛ( ) = lim p 0 FTBO(p) (6) La valeur de l écart statique dépend : de la consigne : E(p). de la fonction de transfert en boucle ouverte (FTBO) : FTBO(p).

Écart statique: Expression 8/ 32 Influence de la consigne : Nous allons nous intéresser aux consignes de type : échelon unitaire, rampe avec pente unitaire. Influence de la FTBO : Pour étudier les propriétés de l écart statique, nous allons considérer que : FTBO(p) = G (p z m) (p z ) p l (p p n ) (p p ) (7) avec p u 0 et z u 0. l correspond à la classe du système (classe ordre) et détermine le nombre d intégrateurs de la boucle ouverte.

Écart statique: Entrée de type échelon 9/ 32 Définition : L écart permanent (relatif) correspond à l écart statique lorsque l entrée est un échelon unitaire c-a-d e(t) = u(t). Expression : En posant E(p) = dans les expressions précédentes, nous trouvons : p ɛ( ) = lim p 0 ( ) H(p) = FTBO(0) (8) Si la boucle ouverte possède un gain statique infini alors l écart permanent (relatif) est nul.

Écart statique: Entrée de type échelon 0/ 32 Considérons une FTBO de classe l : FTBO(p) = G (p z m) (p z ) p l (p p n ) (p p ) (9) Classe l = 0 : Lorsque l = 0, FTBO(0) = K est fini (et correspond au gain statique de la FTBO), donc ɛ( ) = K Classe l : Lorsque l =, nous obtenons FTBO(0) = et donc : ɛ( ) = 0 La présence d au moins un intégrateur dans la boucle ouverte permet d annuler l écart permanent

Écart statique: Entrée de type échelon / 32 Exemple : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) 2 3p S(p) Quelle est la valeur de l écart permanent relatif? Comme la FTBO est de classe l = 0 et possède un gain statique K = 2, nous obtenons : ɛ( ) = K = 3 (0)

Écart statique: Entrée de type échelon 2/ 32 Exemple :.5 sortie 0.5 e(t) s(t) ɛ( ) 0 0 0 20 30 t (s) Figure: Réponse indicielle lorsque l entrée est un échelon unitaire.

Écart statique: Entrée de type échelon 3/ 32 Exemple : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) 2 p 3p S(p) Quelle est la valeur de l écart permanent relatif ɛ( )? La fonction de transfert en boucle ouverte est égale à : FTBO(p) = 2 p( 3p) () Comme la FTBO est de classe l =, nous obtenons ɛ( ) = 0

Écart statique: Entrée de type échelon 4/ 32 Exemple : La précision devient parfaite...mais le système perd en stabilité!.5 s(t) e(t) ɛ( ) sortie 0.5 0 0 0 20 30 t (s) Figure: Réponse indicielle lorsque l entrée est un échelon unitaire.

Écart statique: Entrée de type rampe 5/ 32 Définition : L écart de trainage (relatif) correspond à l écart statique lorsque l entrée est une rampe de pente unitaire c-a-d e(t) = t (t 0). Expression : En posant E(p) = p 2 dans les expressions précédentes, nous trouvons : ɛ( ) = lim p 0 p pftbo(p) = lim p 0 pftbo(p) (2)

Écart statique: Entrée de type rampe 6/ 32 Considérons une FTBO de classe l : FTBO(p) = G (p z m) (p z ) p l (p p n ) (p p ) (3) Classe l = 0 : Lorsque l = 0, la limite lim p 0 pftbo(p) = 0 est nulle et donc : ɛ( ) = Classe l = : Lorsque l =, la limite lim p 0 pftbo(p) = K 2 est finie et donc : ɛ( ) = K 2 Classe l 2 : Lorsque l = 2, la limite lim p 0 pftbo(p) = est infinie et donc : ɛ( ) = 0 La présence d au moins deux intégrateurs dans la boucle ouverte permet d annuler l écart de trainage.

Écart statique: Entrée de type rampe 7/ 32 Exemple : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) 2 3p S(p) Quelle est la valeur de l écart de trainage relatif? Comme la FTBO est de classe l = 0, l écart de trainage relatif est infini ɛ( ) = (4)

Écart statique: Entrée de type rampe 8/ 32 Exemple : 5 ɛ( ) sortie 0 5 e(t) s(t) 0 0 5 0 5 t (s) Figure: Réponse à une rampe unitaire.

Écart statique: Entrée de type rampe 9/ 32 Exemple : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) 2 p 3p S(p) Quelle est la valeur de l écart de trainage relatif? La FTBO est de classe l = et possède donc un écart de trainage fini. La valeur de K 2 est donnée par L écart de trainage relatif est alors donné par K 2 = lim p 0 pftbo(p) = 2 (5) ɛ( ) = K 2 = 2 (6)

Écart statique: Entrée de type rampe 20/ 32 Exemple : 5 ɛ( ) sortie 0 5 e(t) s(t) 0 0 5 0 5 t (s) Figure: Réponse à une rampe unitaire.

Écart statique: Résumé 2/ 32 Résumé : Le tableau suivant récapitule l expression de l erreur statique en fonction de l entrée et de la classe du système. Classe Entrée l = 0 l = l = 2 échelon K 0 0 rampe K 2 0 Table: Expression de l erreur statique relative e( ) où K et K 2 sont respectivement donnés par K = FTBO(0) (7) K 2 = lim p 0 pftbo(p) (8)

Écart statique: Exercices 22/ 32 Exercice : Considérons le système suivant : E(p) ɛ(p) H(p) S(p) Déterminez l écart permanent relatif, l écart permanent (e(t) = 3u(t)) puis l écart de trainage lorsque : H(p) = H(p) = 0 (p ) 3 (9) 3 0p (20) H(p) = 450p3 5750p 2 78200p 648000 p 4 40p 3 04p 2 064p (2)

Influence des perturbations: 23/ 32 Influence des perturbations : Jusqu à présent, nous avons négligé l influence des perturbations extérieures. N(p) E(p) ɛ(p) H(p) F(p) S(p) Dans cette section, nous allons relâcher cette hypothèse et nous allons étudier l influence des perturbations sur la précision du système. Nous admettrons que : H : le système possède un retour unitaire H2 : La perturbation est un échelon (N(p) = N p )

Influence des perturbations: Expression 24/ 32 Expression : L erreur statique s exprime sous la forme : ɛ(p) = E(p) S(p) (22) La sortie S(p) s obtient en utilisant le théorème de la superposition. Après quelques calculs, nous trouvons : ( ɛ(p) = H(p)F(p) ) ( E(p) F(p) H(p)F(p) ) N(p) La valeur de l écart statique s obtient en utilisant le théorème de la valeur finale (avec N(p) = N p ) : ( ) pe(p) N ɛ( ) = lim p 0 FTBO(p) } {{ } lim p 0 Ecart statique F(p) lim H(p) p 0 } {{ } Erreur causée par la perturbation (23)

Influence des perturbations: Systèmes sans intégration 25/ 32 Systèmes sans intégration Soit H(p) et F(p) deux systèmes de classe l = 0. Dans ce cas, l écart permanent lié à la perturbation est donné par : ɛ 2 ( ) = Pour diminuer l écart permanent, il faut donc : N F(0) H(0) (24) Augmenter la valeur du gain statique en amont de la perturbation c-a-d H(0) Diminuer la valeur du gain statique en aval de la perturbation c-a-d F(0)

Influence des perturbations: Intégration en amont 26/ 32 Intégration en amont de la perturbation Soit H(p) de classe l = et F(p) un système de classe l = 0. Dans ce cas, L écart permanent lié à la perturbation est alors nul. lim H(p) = (25) p 0 La présence d un intégrateur en amont permet d annuler l écart permanent lié à la perturbation.

Influence des perturbations: Intégration en amont 27/ 32 Exemple : Considérons le système suivant 0.25 p E(p) ɛ(p) p 2 3p S(p) où l entrée est un échelon d amplitude unitaire c-a-d E(p) = p. Comme le système en amont de la perturbation possède un intégrateur, l écart permanent lié à la perturbation est nul.

Influence des perturbations: Intégration en amont 28/ 32 Exemple :.5 s(t) e(t) ɛ( ) sortie 0.5 0 0 20 40 60 80 00 t (s) Figure: Réponse indicielle (ɛ 2 ( ) = 0)

Influence des perturbations: Intégration en aval 29/ 32 Intégration en aval de la perturbation Soit H(p) de classe l = 0 et F(p) un système de classe l =. Dans ce cas, lim H(p) = H(0) (26) p 0 lim p 0 F(p) = 0 (27) L écart permanent lié à la perturbation est alors égale à N H(0). La présence d un intégrateur en aval ne permet pas d annuler l écart permanent lié à la perturbation.

Influence des perturbations: Intégration en aval 30/ 32 Exemple : Considérons le système suivant 0.25 p E(p) ɛ(p) 2 3p p S(p) où l entrée est un échelon d amplitude unitaire c-a-d E(p) = p. Comme seul le système en aval de la perturbation possède un intégrateur, l écart permanent lié à la perturbation est non nul.

Influence des perturbations: Intégration en aval 3/ 32 Exemple :.5 s(t) e(t) ɛ( ) sortie 0.5 0 0 20 40 60 80 00 t (s) Figure: Réponse indicielle (ɛ 2 ( ) = 0.25)

Influence des perturbations: Exercices 32/ 32 Exercice : Considérons le système suivant p E(p) ɛ(p) 000 F(p) S(p) Déterminez l écart permanent lié à la perturbation pour e(t) = u(t) lorsque F(p) = F(p) = F(p) = p 000 p(p 25) 2 p 4 (28) (29) (30)