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Qu'est-ce que la boucle de régulation de base?
Lorsque des perturbations ou des changements de consigne se produisent, la régulation provoque une action correctrice sur une grandeur physique du procédé, appelée grandeur réglante (ou commande). La figure suivante représente la boucle de régulation de base.
Qu'est-ce que la régulation en cascade?
Le but de la régulation en cascade est de prévoir une boucle interne rapide afin d’anticiper les perturbations, avant que celles-ci n’aient atteint la sortie de la boucle principale. Bien entendu, la régulation en cascade est inefficace si la perturbation survient en aval de la mesure intermédiaire.
Qu'est-ce que le critère de réglage d'une boucle de régulation?
Introduction : Un critère de réglage d'une boucle de régulation doit permettre de répondre au plus grand nombre de contraintes exigées par le cahier des charges du procédé à réguler. Les besoins en régulation ou asservissement étant très variés, de nombreuses stratégies de réglage d'une boucle sont possibles.
Comment déterminer les actions d’un régulateur?
Par contre, la détermination des actions d’un régulateur par le calcul, pour la mise au point d’une boucle de régulation, nécessite la connaissance de la structure du régulateur. 1,2T G T U G r La régulation industrielle
Faculté de Physique
Département de Physique Energétique
COURS ET EXERCICES DE
REGULATION
Destiné aux étudiants en Licence et Master Energies renouvelables.Réalisé par: Mr. Djaaffar RACHED
Maître de Conférences B, USTO-MB
Année universitaire 2014/2015
U.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
2Résumé :
La régulation est une discipline technique destiné a analysé et concevoir des systèmes de commande pratiques et autres dispositifs technologiques. Ce polycopié, a pour but de présenter un exposé sur les fondements des systèmes asservis linéaires. Il est destiné aux ingénieurs, physiciens, aux étudiants dans ces disciplines. Pour comprendre cet exposé, seules des connaissances de base en différentiel et intégral sont nécessaires. Les connaissances dépassant le niveau serons exposées, notamment des équations différentielles à la transformée deLAPLACE.
Ce polycopié se divise en deux parties. Dans la première, nous étudierons la terminologie des systèmes asservies, les éléments chaine derégulation les méthodes pour résoudre les équations différentielles linéaire à
coefficient constant, la transformée de LAPLACE, les fonctions de transferts, les schémas fonctionnels et application des transformées de LAPLACE à la résolution des équations différentielles. Dans la deuxième partie, nousétudierons les diagrammes
de Bode et de Nyquist. avec leurs corrigés, pour approfondir la compréhension du cours. Nous souhaitons que cet ouvrage soit profitable et servira comme référence, à toute personne, la régulation et des systèmes asservis.U.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
3Sommaire
République Algérienne Démocratique et Populaire ................................................................................ 1
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ............................................ 1
Faculté de Physique ........................................................................................................................ 1
Département énergétique ................................................................................................................ 1
CHAPITRE I .......................................................................................................................................... 5
INTRODUCTION.................................................................................................................................. 5
1- QUELQUES DEFINITIONS : ....................................................................................................... 5
2- : ............................................................................... 6
3- REGULATION MANUEL DE NIVEAU : .................................................................................... 6
4- REGULATION AUTOMATIQUE DE NIVEAU : ....................................................................... 7
5-LES SIGNAUX DE COMMUNICATION- CABLAGE : .............................................................. 8
6- LA LOI DE COMMANDE : ........................................................................................................ 11
7- LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DE LA CHAINE DE REGULATION ............................... 12
8-EXERCICES : ............................................................................................................................... 14
CHAPITRE II ...................................................................................................................................... 17
SYSTEMES LINEAIRES .................................................................................................................... 17
1 DEFINITIONS : ......................................................................................................................... 17
2- CALCUL OPERATIONNEL : .................................................................................................... 17
3- QUELQUES PROPRIETES DES TRANSFORMEES DE LAPLACE ....................................... 18
4- APPLICATION DES TRANSFORMEES DE LAPLACE A LA RESOLUTION DES
EQUATIONS DIFFERENTIELLES :.............................................................................................. 19
5- ........ 20
6-EXERCICES : ............................................................................................................................... 21
CHAPITRE III ..................................................................................................................................... 24
ALGEBRE DES SCHEMAS FONCTIONNELS................................................................................. 24
ET FONCTIONS DE TRANSFERT DES SYSTEMES ...................................................................... 24
1- INTRODUCTION : ..................................................................................................................... 24
2- TERMINOLOGIE DES SHEMAS FONCTIONNELS : ............................................................. 26
3- SYSTEMES EN ENTREES MULTIPLES. APPLICATION DU PRINCIPE DE
SUPERPOSITION : ......................................................................................................................... 28
4-EXERCICES : ............................................................................................................................... 29
CHAPITRE IV ..................................................................................................................................... 32
SYSTEMES LINEAIRES .................................................................................................................... 32
1- SYSTEMES LINEAIRES DU PREMIER ORDRE : ................................................................... 32
U.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
42- : .................................. 32
3- SYSTEMES LINEAIRES DU DEUXIEME ORDRE : ............................................................... 34
4- EXERCICES : .............................................................................................................................. 37
CHAPITRE V ...................................................................................................................................... 39
STABILITE DES SYSTEMES ASSERVIS LINEAIRES. .................................................................. 39
1- DEFINITION: .............................................................................................................................. 39
2- CONDITION FONDAMENTALE DE STABILITE: .................................................................. 39
3- CRITERES DE STABILITE ROUTH ET HURWITZ: .............................................................. 40
4- EXERCICES: ............................................................................................................................... 41
CHAPITRE VI ..................................................................................................................................... 43
LES DIAGRAMMES DE BODES ET NYQUIST .............................................................................. 43
1- INTRODUCTION : ..................................................................................................................... 43
2-ÉCHELLE SEMI-LOGARITHMIQUE : ...................................................................................... 44
3-DEFINITION DE L'ECHELLE LOGARITHMIQUE : ................................................................ 44
4-TRACE DES DIAGRAMMES DE BODES : ............................................................................... 45
5- TRACE DES DIAGRAMMES NYQUIST : ................................................................................ 53
6- EXERCICES : .............................................................................................................................. 55
REFERENCES :................................................................................................................................... 57
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5CHAPITRE I
INTRODUCTION
1- QUELQUES DEFINITIONS :
La régulation permet de maintenir une grandeur physique à une valeur constante quelques soient les perturbations extérieures. L'objectif global de la régulation peut se résumer par ces trois mots clefs : Mesurer, Comparer et Corriger. Nous somme donc amenés à effectuer des mesures pour obtenir certaines t obtenues par spécifiques. Exemple de procédé de : Notre objectif et maintenir un niveau h constant : Régulation de niveauLe débit de soutirage Qs.
La température et la concentration du produit entrant : Ta et ca. : Grandeurs de sortie.Le niveau : h.
La température du produit dans le bac : T.
La concentration du produit : c.
Qs h QaU.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
6 2- : Le principe de base d'un asservissement est de mesurer l'écart entre la valeur réelle et la valeur cible de la grandeur asservie, et de piloter les actionneurs agissant sur cette grandeur pour réduire cet écart. a- Schéma fonctionnel : b- Système : Chaque système a plusieurs entrées et sorties par lesquelles on peut exercer une influence sur ce système. c- La consigne : c'est ce que je veux, ce que je désire obtenir, exemple je veux20 degrés centigrades dans mon salon.
d- La grandeur réglante : c'est la grandeur qui va agir sur le processus (ex : radiateur) pour permettre dans notre exemple de modifier la température. e- La grandeur réglée : c'est ce que j'ai réellement, exemple j'ai 18 degrés centigrades dans ma pièce alors que j'en veux 20. f- Les perturbations: ce sont des phénomènes qui peuvent modifier la bonne stabilité d'une boucle de régulation (ex : ouverture d'une fenêtre dans le cas d'une régulation de température d'un local domestique). g- Le comparateur: Compare en permanence la consigne (w) et la grandeur réglée (x) et donne le résultat de cette comparaison au régulateur. h-3- REGULATION MANUEL DE NIVEAU :
Pour effectuer la régulation manuellement nous avons besoin de trois opérateurs. Observation : Mesurer h et transmission de la mesure. Réflexion : Reçoit la mesure, comparaison de la mesure avec la consigne, vanne et transmission de la mesure.Action :
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7 Cette boucle de régulation est dite boucle de régulation fermée. Pour automatiser cette boucle, il faut remplacer chaque maillon humain par un appareil. Il faut également faire communiquer ces appareils les uns avec les autres.4- REGULATION AUTOMATIQUE DE NIVEAU :
Les individus sont remplacés par des appareils. Qs hQa Réflexion Action
Observation
Qs h QaRégulateur Actionneur
Capteur
LV LC LT VanneU.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
8 Schéma fonctionnel de la boucle de régulation de niveau :5-LES SIGNAUX DE COMMUNICATION- CABLAGE :
5.1 Nature des signaux transmis : Nous allons
utilisant un support physique facilement contrôlable. Il sera soit électrique soit5.2 Signal électrique - Intensité électrique : Les signaux de communication sont
en général un courant continu variant de 4 à 20 mA. Pour brancher les fils : a- Chercher le générateur électrique du 4-20 mA. Si le capteur est passif (il pas alimenté), on installe un générateur externe :Transformateur - Redresseur 220 V AC en 24 V DC.
Si le capteur est actif (alimenté en 22
b- Placer la flèche du courant en fonction des polarités. Convention Générateur : le courant sort par la borne PLUS. Convention Récepteur : le courant entre par la borne PLUS.U.S.T.O COURS ET EXERCICES DE REGULATION
9 courant transite par le régulateur et retourne au capteur puisque la boucle de courant est fermée. Le régulateur mesure ce courant lors de son passage et connaît ainsi véhiculée.Dans le cas ou on veut rajouter un enregistreur:
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